Esta tese apresenta um estudo sistemático da síntese e das propriedades físicas de amostras policristalinas de Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3; R = Sm, Eu, 0 < OU = X < OU = 1. Estes materiais apresentam uma transição de fase metal-isolante MI em temperaturas 200 < OU = T IND. MI < OU = 400 K. Amostras foram produzidas a partir do método de precursores sol-gel, sinterizadas a 1000 GRAUSC e sob pressões de O IND. 2 de até 80 bar. O estudo da influência da substituição de R POT. 3+ na matriz de NdNiO IND. 3 foi realizado a partir das caracterizações através de medidas de difração de raios-X DRX, difração de neutrons como função da temperatura DRN, transporte elétrico ro(T), transporte térmico capa(T), coeficiente Seebeck S(T), calorimetria diferencial e susceptibilidade magnética qui(T). Os resultados de DRX revelaram que as amostras são monofásicas e cristalizam-se na estrutura perivskita distorcida ortorrombicamente, grupo espacial Pbnm. As medidas de DRN realizadas nas amostras de Nd IND. 1-XEu IND. X NiO IND. 3 mostraram a evolução dos parâmetros de rede e do volume da cela unitária V como função da temperatura. Estas caracterizações revelaram que, em T DA ORDEM DE T IND. MI, ocorre uma expansão em V, assim como um aumento do ângulo de ligação Ni-O e uma diminuição do ângulo de \"superexchange\" teta. Medidas de ro(T) revelam a ocorrência da transição MI em um amplo intervalo de temperatura 200 < OU = T IND. MI 400 K. Através destas medidas verificou-se também a presença de histerese térmica ocorre decresce continuamente com o aumento de x, até anular-se em x > 0,5 e em x > 0,35 para R=Sm e Eu, respectivamente. Este resultado foi confirmado através das medidas de capa(T) e S(T). Além disso, verificou-se a importância da contribuição da rede na capa(T). As medidas de S(T) indicam que os portadores de carga são elétrons e que a densidade de ) estados no nível de Fermi N(E IND. F) foi estimada ser da ordem de 10 POT. 23 (eVcm POT. 3) POT. -1. Os valores de T IND. MI e a presença ou não de histerese térmica foram verificados através das medidas de DSC. Um estudo foi feito para verificar qual a maneira mais precisa de subtrair a contribuição dos íons terras-raras nas medidas de susceptibilidade magnética qui(T) dos compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3. Após estas correções foi possível verificar o ordenamento magnético da sub-rede do Ni POT. 3+ na região de temperatura T IND. n DA ORDEM DE 200 K para as amostras com x < 0,4 e x < 0,25 para R=Sm e Eu, respectivamente. Ajustes lineares feitos em qui(T) acima de temperaturas T > 200 K revelaram valores de momentos magnéticos efetivos müeff variando de 1,7 a 1,8 mü IND. B o que está em concordância com o valor esperado de müeff DA ORDEM DE 1,76 mü IND. B do íon livre de Ni POT. 3+. Adicionalmente, uma separação precisa do termo independente da susceptibilidade magnética foi efetuada e a susceptibilidade de Pauli dos materiais foi encontrada. Foi possível então obter uma estimativa da densidade de estados no nível de Fermi N(E IND. F), que gerou valores similares aos obtidos via medidas do coeficiente Seebeck. Entretanto, o comportamento de qui(T) corrigido abaixo de T IND. n revelou características de um antiferromagnetismo não convencional devido a um aumento monotônico de qui(T) com o decréscimo da temperatura e a presença de irreversibilidade nas curvas resfriadas a campo magnético zero ZFC e do refinamento de estrutura estimou-se que a valência no Ni nas amostras de Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 DA ORDEM DE 3. Estimativas grosseiras da largura de bando W do O 2ro e da energia de transferência de carga delta para a série de compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 revelaram valores compatíveis com aqueles ) encontrados na literatura. De maneira geral, as caracterizações das propriedades estruturais, de transporte e magnéticas sugerem que os compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 podem ser classificados como sistemas onde correlações eletrônicas e flutuações dessas correlações ocorrem. Foram discutidas algumas limitações acerca da aplicabilidade dos modelos vigentes para a explicação da transição metal-isolante nos niquelatos aqui estudados. / This work reports a systematic study on the synthesis and general physical properties of polycrystalline samples of Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3; R = Sm, Eu, 0 < OU = X < OU = 1. These compounds exhibit a metal-insulator MI phase transition in a broad range of temperature 200 < OU = T IND. MI < OU = 400 K. The samples were prepared through sol-gel precursors and sintered at extreme conditions: high temperatures 1000 GRAUSC and under oxygen pressures up to 80 bar. These samples were characterized by several techniques including X-ray powder diffraction XRD, neutron diffraction as a function of temperature NRD, electrical resistivity ro(T), thermal conductivity capa(T), Seebeck coefficient S(T), differential scanning calorimetry DSC, and magnetic susceptibility qui(T). The results of XRD revealed that all samples are single phase and crystallize in an orthorhombic structure, space group Pbnm. The NRD data, combined with the Rietveld analysis, indicated small changes in the lattice parameters a, b, and c and in the volume V of the unit cell T DA ORDEM DE T IND. MI. Such a small change in these parameters is accompained by either a little decrease of the superexchange angle teta and a small expansion of the Ni-O bond-length. The ro(T) data exhibit interesting features such as: (1) a metallic-like behavior of ro(T) at high temperatures; (2) a huge increase of the magnitude of ro(T) at T DA ORDEM DE T IND. MI; and (3) a thermal hysteresis occurring just below T DA ORDEM DE T IND. MI in a temperature interval as large as 100K. Such a thermal hysteresis is characteristic of a first order MI transition and was found to vanish with increasing substitution of x. This strongly suggests that increasing x modify the character of this transition to second order. Thermal properties were carried out and confirmed the change of this MI transition with increasing x. In addition, an analysis of the capa(T) data indicate that phonons are the major thermal carriers in these nickelates. Also, the Seebeck coefficient S(T) data revealed features of a conventional metal at higher temperatures with electrons as carriers. An accurate analysis of the S(T) data based on simple band structure arguments indicate a density of states at the Fermi level of 10 POT. 23 (eVcm POT. 3) POT. -1 and energy gaps in the insulating regime close to 20 meV. The character of the first order transition in lightly substituted samples at T DA ORDEM DE T IND. MI was also inferred from the DSC data. The S(T) data confirmed the occurrence of the metal-insulator transition and the already observed change from first to second order character with increasing x. The magnetic susceptibility ípsilon(T) data have been precisely corrected by a systematic subtraction of the R POT.3+-ion contribution of the measured qui(T). Linear adjusts of the corrected curves above 150K where found to fit the Curie-Weiss law with effective magnetic moment of mü IND. EFF ~ 1.76 mü IND. B, which is close to the free-ion value of mü IND. EFF ~ 1.76 mü IND. B (Ni POT. 3+). These results indicate that the Ni POT. 3+ array displays an antiferromagnetic ordering below a well-defined temperature T IND. N, which is close to T IND.MI for Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 and lightly substituted samples. However, the evolution of the susceptibility of the Ni POT. 3+ array displays features which are fingerprints of unconventional antiferromagnetic state. These features, observed mostly below T IND. N, include a field independent irreversibility of qui(T) and a systematic increase of qui(T) with decreasing temperature, resembling that of a paramagnet. An analysis of the electronic contribution to ípsilon(T) resulted in a density of states at the Fermi level close to the one estimated from the S(T) data. These results are discussed within the context of recent experimental results and theories employed to explain the origin of the metal-insulator transition in these nickelates.

Orientador: Eduardo Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-13T03:42:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_DanielCesarBoscode_M.pdf: 4501306 bytes, checksum: ea9cd3602fb6488ef97069a6df6ae49c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da desordem nas proximidades da transição metal-isolante de Mott. Para tanto, utilizamos o modelo de Hubbard desordenado em duas dimensões. A teoria que aplicamos para estudar esse modelo é a Teoria Estatística Dinâmica de Campo Médio, que trata de maneira não-trivial os efeitos de desordem e interação elétron-elétron. A aproximação básica da teoria consiste em descrever os efeitos de interação de maneira local. Nela mapeamos o nosso problema original em vários problemas de uma impureza de Anderson, embebidos em banhos que são determinados através de uma condição de autoconsistência. Esses problemas são resolvidos no nosso trabalho aplicando o método do Monte Carlo Quântico, algoritmo Hirsch-Fye, que faz cálculos em temperatura finita. No nosso estudo conseguimos observar a coexistência de soluções metálicas ruins e isolantes ruins num mesmo sistema, para temperaturas um pouco maiores do que a que determina o ponto crítico da transição de Mott. Relacionamos a condutividade local com as energias locais desordenadas, observando que essas energias funcionam como um potencial químico dependente do sítio que altera localmente a dopagem do sistema. Finalmente, verificamos o aumento do valor da interação crítica com a desordem. Esse trabalho é a primeira implementação numérica da Teoria Estatística Dinâmica de Campo Médio com Monte Carlo Quântico, que é o estado da arte de cálculos de sistemas de uma impureza única. Nesse sentido, nosso trabalho representa um importante primeiro passo na implementação do método e fornece um paradigma inicial do seu poder e das suas limitações. / Abstract: The main goal of this work is to study the effects of disorder in the proximity of a Mott metal-insulator transition. For that, we use the disordered Hubbard model in two dimensions. The theory we aply to study this model is the Statistical Dynamical Mean Field Theory, which treats the effects of disorder and electron-electron interactions in a non-trivial fashion. The basic aproximation of that theory is to describe the effects of interactions in a local way. In this theory we map the original system in several Anderson single-impurity problems, embebbed in baths that are determined through a self-consistency condition. These problems are solved in our work through the Quantum Monte Carlo method, with the Hirsch-Fye algorithm, at finite temperature. In our study, we found the coexistence of bubbles of bad metal and bad insulator in the same system, for temperatures a little higher than that which determines the critical point of the Mott transition. We could relate the local conducting properties with the local disordered energies, finding that these energies work like a site-dependent chemical potential which changes locally the doping of the system. Finally, we verified the enhancement of the critical interaction by disorder. This work is the first numerical implementation of the Statistical Dynamical Mean Field Theory with the Quantum Monte Carlo, which is the state of art for calculations of single-impurity systems. In this sense, our work is an important first step in the implementation of the method and sets a preliminary benchmark of its power and limitations. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Eduardo Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SuarezVillagran_MarthaYolima_M.pdf: 2373759 bytes, checksum: 6ea9dc2028d28176c8fe83514187958a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Determinamos o diagrama de fases do modelo de Hubbard desordenado como função da temperatura e interação por meio da Teoria Estatística Dinâmica de Campo Médio. As linhas espinoidais para o metal e isolante foram traçadas para desordem fraca e moderada, usando Monte Carlo Quântico para resolver o problema de uma impureza. Encontramos que a desordem desloca as linhas espinoidais para valores maiores de interação e temperaturas menores. Nosso estudo mostra que a região de coexistência do isolante e do metal sobrevive à introdução de desordem e preserva a transição de Mott, pelo menos para valores suficientemente pequenos de desordem. / Abstract: We determine the phase diagram of the disordered Hubbard Model as a function of temperature and interaction strength by means of the Statistical Dynamical Mean Field Theory. The metallic and insulating spinodal lines are traced for weak and moderate disorder using Quantum Monte Carlo as the impurity solver. We find that disorder pushes the spinodal lines to larger interactions and smaller temperatures. Our studies show that the coexistence region of insulator and metal survives the introduction of disorder and is a robust feature of the Mott transition, at least for sufficiently small disorder strength. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestra em Física

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelecith / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baring_LuisAugustoGomes_M.pdf: 14567195 bytes, checksum: 7a1e5edce6c8f77169b6643a7a7f0e21 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: No presente trabalho, estudamos as propriedades físicas de amostras de bismuto, material que, quando na forma romboédrica, não é supercondutor, mas que pode apresentar supercondutividade quando na forma de filmes ou quando se apresenta em outra estrutura (cúbica, por exemplo), obtida sob pressão, ou, ainda, em sua forma amorfa. Observamos supercondutividade em um pó virgem de bismuto e em amostras preparadas a partir desse pó, mediante tratamento térmico. Dada a pequena fração volumétrica a que corresponde a fase supercondutora acreditamos que a supercondutividade ocorra em uma fração das amostras possivelmente relacionada à sua superfície. Mais interessante é que a supercondutividade é fortemente dependente das condições de tratamento térmico (as amostras preparadas a partir do pó de bismuto virgem podem apresentar supercondutividade ou não). Também realizamos medidas de magnetotransporte em uma amostra monocristalina de bismuto, confirmando certas observações já a feitas anteriormente, como a ocorrência de uma transição metal-isolante induzida por campo magnético / Abstract: In this work we study the physical properties of bismuth samples. Crystalline bulk bismuth, in the rhombohedral phase, is not superconducting, but, in the cubic phase, for example (obtained under pressure), in films and in the amorphous phase, may present superconducting transition. We observed superconductivity in a bismuth virgin powder and in samples prepared upon annealing this powder. Due to the small volumetric superconducting fraction we suspect that the superconductivity is related to the sample's surface. Moreover, the superconducting properties are strongly dependent upon the annealing conditions (these samples may be either superconducting or not). We also performed magnetotransport measurements in a single-crystalline bismuth sample and observed a characteristic feature of this material, namely, metal-insulator transition driven by applied magnetic field / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Os PCBs, do inglês Polychlorinated Biphenyls (bifenilas policloradas), é o nome genérico dado à classe de compostos organoclorados resultante da reação do grupo bifenila com cloro anidro na presença de catalisador. São tóxicos, persistentes, bioacumulativos e representam o risco de provocar efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Grandes quantidades de PCBs foram produzidos em vários países entre 1927 e 1977. Nos Estados Unidos a proibição ocorreu em 1977. Utilizados como fluidos dielétricos em transformadores elétricos e capacitores em todo o mundo, comercialmente conhecidos como Ascarel, dentre outras denominações, tais como Aroclor, Pyralene, Clorophen, Inerteen, Asbestol e Kneclor. Devido à alta toxicidade, a produção e comercialização dos PCBs foram proibidas no mundo todo a partir de 1980. No Brasil, transformadores que tiveram o óleo mineral isolante, contaminado por PCBs, estando em uso ou em armazenamento, segundo os critérios da Norma ABNT NBR 13882, a destinação final do óleo isolante deverá ser feita por incineração e ou descontaminação a valores inferiores a 50mg/kg. Neste trabalho realizado no Instituto de Química de São Carlos - Universidade de São Paulo, desenvolveu-se um procedimento para a descontaminação de óleo contaminado com valor conhecido acima de 50mg/kg, por percolação em coluna contendo espuma de poliuretano derivada de óleo de mamona, produzida pelo Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros (GQATP), obtendo-se uma redução de 55% dos níveis de PCBs em óleo contaminado. As espumas foram funcionalizadas com tiodiglicol e polissulfeto de amônio, obtendo-se respectivamente 24% e 11% de redução dos níveis de PCBs em óleo contaminado. Observou-se que a espuma de poliuretano produzida pelo GQATP, funciona como um adsorvente eficaz na remoção de PCBs, e que a utilização de n-hexano na dessorção da espuma, permite remover praticamente todos os PCBs adsorvidos. Portanto, esses tipos de espumas podem servir como adsorventes altamente eficazes na remoção dos PCBs presentes nos óleos minerais isolantes e, portanto, contribuir significativamente para a proteção do meio ambiente. / PCBs, (polychlorinated biphenyls), is the generic name given to the class of organochlorine compounds resulting from the reaction of the biphenyl group with anhydrous chlorine in the presence of catalyst. They are toxic, persistent, bioaccumulative and pose the risk of causing harm to human health and the environment. Large quantities of PCBs were produced in several countries between 1927 and 1977. In the United States the prohibition occurred in 1977. Used as dielectric fluids in electrical transformers and capacitors in the world, commercially known as Ascarel, among other names such as Aroclor, Pyralene, Clorophen, Inerteen, and Asbestol Kneclor. Due to high toxicity, production and marketing of PCBs have been banned worldwide since 1980. In Brazil, transformers that had insulating mineral oil, contaminated with PCBs, while in use or in storage, according to the criteria of the Standard NBR 13,882, the final destination of insulating oil should be by incineration or decontamination and the values below 50mg/kg. In a previous work carried out at the Chemistry Institute of Sao Carlos - University of Sao Paulo, a procedure was developed for the decontamination of oil contaminated with known value above 50 mg / kg of percolation column containing polyurethane foam derived from castor oil produced Laboratory of Analytical Chemistry and Technology of Polymers (GQATP), resulting in a 55% reduction in the levels of PCBs in contaminated oil. Foams were functionalized with thiodiglycol and Ammonium polysulfide, yielding respectively 24% and 11% reduction in the levels of PCBs in contaminated oil. It was observed that the polyurethane foam produced by GQATP function as an effective adsorbent for removal of PCBs, and that the use of n-hexane desorption of the foam allows to remove virtually all PCBs adsorbed. So these types of foam can serve as highly efficient adsorbents for the removal of PCBs present in the insulating mineral oil, and thus contribute significantly to environmental protection.

No presente trabalho, considerou o estudo do potencial de utilização de sacos de cimento e embalagens de longa vida com o intuito de agregar valor a esses resíduos, mediante a fabricação de painéis de partículas para uso como forro em protótipos de galpões avícolas. Para fabricação desse material foi utilizado sacos de cimento descartados nas obras civis, embalagens longa vida residuais e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. O estudo foi dividido em quatro etapas: 1) Caracterização da matéria-prima (sacos de cimento); 2) Efeito da densidade e teor de resina nas propriedades físicas, mecânicas e térmicas de painéis de partículas de saco de cimento; 3) Avaliação do desempenho de embalagens longa vida e verniz como revestimentos dos painéis selecionados na etapa anterior; 4) Determinação do desempenho térmico de protótipos de aviários executados em escala reduzida e distorcida com forro de painel de saco de cimento e embalagem longa vida. Os resultados obtidos indicaram: Em razão do painel com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina ter apresentado melhor desempenho nas propriedades investigadas, essa combinação foi selecionada para avaliar o desempenho do material (físicas, mecânicas e térmicas) quando revestido com embalagens longa vida, adotando a testemunha e o verniz como um revestimento comparativo. Dentre os revestimentos avaliados, os painéis com embalagens de longa vida, foram superiores aos revestidos com verniz, quando comparados as suas propriedades físicas, mecânicas e térmicas. Dessa maneira, painéis com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina revestidos embalagens longa vida, foram testados como forro quanto ao desempenho térmico (primavera, verão, outono e inverno) em protótipos em escala reduzida e distorcida, mediante a determinação de índices de conforto térmico (Entalpia e IAPfc) para aves de corte. A associação do forro sob o protótipo permitiu reduzir a temperatura interna do ar e dos índices de conforto térmico na primavera, verão e outono, enquanto que no inverno não foi constatado eficácia do material. Dentre as estações estudadas, o verão e a primavera, demonstraram serem as épocas mais críticas para criação de aves corte em instalações avícolas que apresentem características semelhantes aos protótipos experimentais. / In this study, the study of the potential use of cement bags and long-life packaging is considered in order to add value to this waste, by manufacturing particleboards as insulating panels in poultry house facilities. For the production of this material cement bags discarded in civil works, long-life packaging discarded by consumers and two-component polyurethane resin based on castor oil base were used. The study was structured in four steps: 1) Characterization of the raw material (cement bags), 2) Effect of the density and the level of resin on the physical, mechanical and thermal properties of cement particles bag panels, 3) Evaluation of long-life packaging and varnish as a coating of selected panels in precedent step and 4) Evaluation of thermal performance of poultry prototypes in reduced and distorted scale with the long-life packaging as a coating material. The cement bags were disintegrated and transformed into particles with the 8% of moisture content. Subsequently, these particles were mixed with bicomponent polyurethane based on castor oil resin and taken into a planetary mixer (MT120) in order to homogenize the mixture of the particles with the resin. Panels were made for three different densities (0.4, 0.5 and 0.6 g.cm-3) with two resin levels (12 and 15%) and their physical, mechanical and thermal properties were evaluated. Because the panel with 0.6 g.cm-3 and 12% resin have shown a better performance in the investigated properties, this combination has been selected to evaluate the performance of the material (physical, mechanical and thermal) when coated with long-life packaging, adopting the control and the varnish as a comparative coating. Among the evaluated coatings, panels with long-life packaging, presented higher performance than those coated with varnish regarding their physical, mechanical and thermal properties. Thus, the combination of 0.6 g.cm-3 and 12% resin coated long-life packages were tested as lining according the thermal performance (spring, summer, autumn and winter) in prototypes and small-distorted scale by determining thermal comfort indices (Enthalpy and IAPfc) for broilers. The association of lining under the prototype reduced indoor air temperature and thermal comfort indices in spring, summer and autumn, while during the winter no effectiveness of the material was observed. Among the studied seasons, the spring and summer, proved to be the most critical time for cut birds breeding in poultry houses that have characteristics similar to experimental prototypes.

Os PCBs, do inglês Polychlorinated Biphenyls (bifenilas policloradas), é o nome genérico dado à classe de compostos organoclorados resultante da reação do grupo bifenila com cloro anidro na presença de catalisador. São tóxicos, persistentes, bioacumulativos e representam o risco de provocar efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Grandes quantidades de PCBs foram produzidos em vários países entre 1927 e 1977. Nos Estados Unidos a proibição ocorreu em 1977. Utilizados como fluidos dielétricos em transformadores elétricos e capacitores em todo o mundo, comercialmente conhecidos como Ascarel, dentre outras denominações, tais como Aroclor, Pyralene, Clorophen, Inerteen, Asbestol e Kneclor. Devido à alta toxicidade, a produção e comercialização dos PCBs foram proibidas no mundo todo a partir de 1980. No Brasil, transformadores que tiveram o óleo mineral isolante, contaminado por PCBs, estando em uso ou em armazenamento, segundo os critérios da Norma ABNT NBR 13882, a destinação final do óleo isolante deverá ser feita por incineração e ou descontaminação a valores inferiores a 50mg/kg. Neste trabalho realizado no Instituto de Química de São Carlos - Universidade de São Paulo, desenvolveu-se um procedimento para a descontaminação de óleo contaminado com valor conhecido acima de 50mg/kg, por percolação em coluna contendo espuma de poliuretano derivada de óleo de mamona, produzida pelo Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros (GQATP), obtendo-se uma redução de 55% dos níveis de PCBs em óleo contaminado. As espumas foram funcionalizadas com tiodiglicol e polissulfeto de amônio, obtendo-se respectivamente 24% e 11% de redução dos níveis de PCBs em óleo contaminado. Observou-se que a espuma de poliuretano produzida pelo GQATP, funciona como um adsorvente eficaz na remoção de PCBs, e que a utilização de n-hexano na dessorção da espuma, permite remover praticamente todos os PCBs adsorvidos. Portanto, esses tipos de espumas podem servir como adsorventes altamente eficazes na remoção dos PCBs presentes nos óleos minerais isolantes e, portanto, contribuir significativamente para a proteção do meio ambiente. / PCBs, (polychlorinated biphenyls), is the generic name given to the class of organochlorine compounds resulting from the reaction of the biphenyl group with anhydrous chlorine in the presence of catalyst. They are toxic, persistent, bioaccumulative and pose the risk of causing harm to human health and the environment. Large quantities of PCBs were produced in several countries between 1927 and 1977. In the United States the prohibition occurred in 1977. Used as dielectric fluids in electrical transformers and capacitors in the world, commercially known as Ascarel, among other names such as Aroclor, Pyralene, Clorophen, Inerteen, and Asbestol Kneclor. Due to high toxicity, production and marketing of PCBs have been banned worldwide since 1980. In Brazil, transformers that had insulating mineral oil, contaminated with PCBs, while in use or in storage, according to the criteria of the Standard NBR 13,882, the final destination of insulating oil should be by incineration or decontamination and the values below 50mg/kg. In a previous work carried out at the Chemistry Institute of Sao Carlos - University of Sao Paulo, a procedure was developed for the decontamination of oil contaminated with known value above 50 mg / kg of percolation column containing polyurethane foam derived from castor oil produced Laboratory of Analytical Chemistry and Technology of Polymers (GQATP), resulting in a 55% reduction in the levels of PCBs in contaminated oil. Foams were functionalized with thiodiglycol and Ammonium polysulfide, yielding respectively 24% and 11% reduction in the levels of PCBs in contaminated oil. It was observed that the polyurethane foam produced by GQATP function as an effective adsorbent for removal of PCBs, and that the use of n-hexane desorption of the foam allows to remove virtually all PCBs adsorbed. So these types of foam can serve as highly efficient adsorbents for the removal of PCBs present in the insulating mineral oil, and thus contribute significantly to environmental protection.

Orientador: Maria Glória Caño de Andrade / Resumo: Este trabalho é baseado no estudo do comportamento de um diodo PIN de multicamadas utilizado como célula solar. Esse estudo é desenvolvido por meio de simulações em ambiente virtual, validada a partir de dados experimentais, e tem como foco principal o comportamento da geração de corrente pelo dispositivo, tanto na interação entre o dispositivo e uma determinada faixa do espectro luminoso, como na influência que as alterações nas dimensões dessa célula solar podem trazer na tensão gerada. O diodo PIN proposto encontra-se em uma lâmina SOI (Silicon On Insulator) com uma potencial aplicação destinada para a alimentação de circuitos que necessitam de ultrabaixa potência (ULP – Ultra Low Power), tais como sensores de campo para monitoramento e circuitos subcutâneos para monitoramento médico. É construído por uma camada dupla com diferentes semicondutores (silício e germânio) e, através de alterações em sua estrutura (mudança dos materiais e das dimensões), será verificado o comportamento dos principais parâmetros de uma célula solar, tais como fator de forma (FF), corrente fotogerada, tensão de circuito aberto, corrente de curto-circuito, tensão e corrente de trabalho e potência gerada pelo dispositivo. Adicionalmente, é também analisado o comportamento de penetração e absorção do espectro luminoso na célula solar e a existência de alterações nos parâmetros medidos quando há alteração na posição das camadas de semicondutores, com a finalidade de demonstrar que o incremento de uma... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is based on the study of multilayer PIN diode used as a solar cell. This study was developed through simulations in a virtual environment with the main focus of the generation current by the device so much in the interaction between the device and a range of the light spectrum as well as in the influence the changes in the dimensions of the solar cell may bring in the voltage generated. It is composed of a double layer with different semiconductors (silicon and germanium), and though changes in its structure (materials and dimensions change), it will be verified the behavior of main parameters of a solar cell, such as Fill Factor (FF), photogenerated current, open-circuit voltage, short circuit current, work voltage and work current and the generated power will by the device. Additionally, it was also verified the behavior of the penetration and absorption of the light spectrum in the solar cell, and the existence of changes in the measured parameters when there is a change of position in the semiconductor layers, to demonstrate that the increase of a germanium layer may bring to the device concerning entirely silicon device. The results obtained indicate that there was an increase in the photogeneration when the germanium layer is positioned above the silicon layer. This way, this work demonstrates that small changes in the construction and the thickness of the lateral PIN diode used as a solar cell provide an increase in efficiency of more than 136% when comparing... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os transformadores são equipamentos fundamentais para o sistema elétrico e o acompanhamento regular de suas condições de operação é muito importante para que se reduzam custos associados ao seu ciclo de vida, bem como para que se possa garantir a sua confiabilidade e a sua durabilidade. As falhas elétricas ocorrem, muitas vezes, motivadas pela degradação do sistema isolante e consequentemente danificam o equipamento. O óleo é um dos componentes isolantes que se deteriora com facilidade devido ação de falhas ou variação de temperatura e umidade. O acompanhamento e a manutenção da qualidade do óleo isolante são etapas essenciais para proporcionar uma operação confiável dos equipamentos elétricos garantindo a confiabilidade do fornecimento de energia. Um dos parâmetros que pode ser monitorado no óleo é a água, pois esta reduz drasticamente a rigidez elétrica do dielétrico. Uma revisão na literatura relata alguns procedimentos de diagnósticos disponíveis para avaliar a condição do óleo de transformadores, tais como as análises físico química e a análise de gases dissolvidos (DGA). Pesquisas recentes revelam um tópico ressaltado que consiste na utilização de sensores acústicos para caracterização de líquidos, uma vez que essa análise possui a vantagem de ser não destrutiva, com possibilidade de aplicações não invasivas e em transformadores em operação. Neste contexto, esta tese propõem uma metodologia acústica para contribuir na detecção de umidade no óleo mineral isolante utilizando sensores piezoelétricos. A metodologia consiste na utilização de sensores para emitir e recepcionar os sinais transmitidos através de amostras de óleos de transformadores. Os experimentos foram realizados na faixa de MHz, utilizando transdutores comerciais e na faixa de kHz, utilizando um transdutor piezoelétrico desenvolvido pelo Grupo de Alta Tensão e materiais da USP de São Carlos. Medidas da amplitude do sinal são correlacionadas com o teor de água contido nas amostras de óleos. Os resultados revelam que é possível diagnosticar se as amostras de óleo estão aptas ou não para uso em transformadores. Em alguns casos é possível distinguir as quatro classes das amostras de óleo mineral isolante testadas: óleo novo (virgem), óleo regenerado, óleo sujo e óleo queimado. A metodologia proposta, além de ser inédita, se mostra promissora para auxiliar no diagnóstico de amostras de óleo mineral isolante em campo. / Transformers are fundamental equipment in electrical power system and constant monitoring their operating conditions is very important to reduce the costs associated with their life cycle, as well as to guarantee their reliability and durability. One of the main cause of electrical failures in power transformers is the degradation of the power transformer insulation system, which can cause permanent damages. A crucial element in their insulation system is oil used to insulate parts, but also to cool the equipment. Therefore monitor and maintain the insulating oil are essential steps to provide a reliable operation of the electrical equipment guaranteeing the reliability of the power supply. A review in the literature reports a wide variety of diagnostic procedures available to assess the condition of transformer oil, such as physical chemical analysis and dissolved gas (DGA) analysis. Recent research reveals a highlighted topic that consists of the use of acoustic sensors for characterizing liquids, since the acoustic analysis presents the characteristic of being non-destructive with possibility of non-invasive and application during transformer operation i.e. in line. In this context, this thesis proposes an acoustic methodology for the analysis of mineral insulating oil using piezoelectric sensors. The methodology consists of the use of sensors to emit and receive signals transmitted through oil transformer samples. The experiments were carried out in the MHz band, using commercial transducers and in the kHz band, using a piezoelectric transducer developed by the High Voltage and Materials Group from USP of São Carlos. Measurements of signal amplitude are correlated with the water content contained in the oil samples. The results show that it is possible to diagnose whether or not the oil samples are suitable for use in transformers. In some cases it is possible to distinguish the four classes of tested mineral oil samples. The proposed methodology is promising for the diagnosis of mineral insulation oil samples in the field.

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.