O projeto de engenharia é desenvolvido baseado em um modelo de comportamento da estrutura a ser construída. Por sua vez, este modelo incorpora uma série de hipóteses de trabalho que, durante a fase de construção ou de utilização da obra, podem não ser observadas na sua totalidade. Dentro deste cenário, a retroanálise probabilista mostra-se uma ferramenta poderosa para avaliação contínua das hipóteses de trabalho durante a construção e toda a vida útil da estrutura, uma vez que permite incorporar novas informações ao modelo inicial através de métodos formalizados. Este trabalho apresenta uma revisão da retroanálise probabilista e sua aplicação prática na atualização do campo de permeabilidades de uma barragem de terra existente, com base em leituras piezométricas. Os resultados do estudo permitiram rever os valores dos parâmetros do modelo adotado, isto é, as permeabilidades dos diversos materiais, sugerindo ao mesmo tempo a aceitação do próprio modelo. Um estudo paramétrico destaca a importância relativa, para a retroanálise probabilista, das diversas variáveis envolvidas, indicando assim áreas em que a investigação complementar é mais necessária. / The engineering project is based upon a model that can predict the behavior of the facility to be constructed. Such model incorporates a series of working hypotheses which may or may not be fully realized during construction or operation. Under such circumstances, probabilistic back-analysis is a powerful tool for continuous evaluation of the working hypotheses, during construction and throughout the lifespan of the structure, given that it provides for the formal updating of the initial model and its parameters on the basis of incoming information. This study presents a review of probabilistic back-analysis and a practical application to the updating of the permeability field of an earth embankment, on the basis of piezometer readings. Results of the study led to updating of the parameters of the adopted model, that is, permeabilities of the several materials, while suggesting acceptance of the model itself. A parametric study reveals the relative importance of the several variables involved in the probabilistic back-analysis, thus indicating areas in which complementary research is mostly needed.

Este trabalho visa a estudar o modelo de percolação independente, de Bernoulli, em grafos, tendo como objetivo principal obter condições que garantam a ocorrência de transição de fase. Iniciamos apresentando as definições e algumas técnicas fundamentais para o modelo de percolação (de elos ou de sítios) em um grafo infinito, conectado e localmente finito. Demonstramos então dois resultados essenciais: os fatos do parâmetro crítico não depender da escolha do vértice e da existência de um aglomerado infinito ter probabilidade 0 ou 1. Também obtemos um limitante inferior para o parâmetro crítico quando o grafo é de grau limitado. Para finalizar esta parte introdutória, analisamos a percolação em grafos particulares, a saber, a rede hipercúbica Z^d (para a qual mostramos a existência de transição de fase em dimensão d >= 2 e a unicidade do aglomerado infinito na fase supercrítica) e alguns tipos de árvores (para as quais apresentamos os parâmetros críticos). Na parte mais importante da dissertação, tendo como base os trabalhos de Benjamini e Schramm, de Häggström, Schonmann e Steif e de Lyons e Peres, introduzimos os conceitos de transitividade, amenabilidade e amenabilidade forte para um grafo. Fazemos uma detalhada discussão destas definições: provamos que a constante de Cheeger ancorada não depende do vértice em que é ancorada, estudamos relações entre os conceitos (amenabilidade e amenabilidade forte são noções distintas, bem como condições necessárias e suficientes para ambas) e calculamos a constante de Cheeger e a constante de Cheeger ancorada para alguns grafos. Finalmente, utilizando a técnica de crescimento do aglomerado, apresentamos para a probabilidade crítica um limitante superior que depende da constante ancorada. Isto nos permite concluir que ocorre transição de fase para qualquer grafo infinito, conectado, fracamente não-amenável (de constante de Cheeger ancorada positiva) e de grau limitado. / This work intends to study independent Bernoulli percolation model on graphs; the main purpose is obtaining conditions for phase transition. We begin presenting the definitions and some basic techniques for bond percolation and site percolation models on infinite, connected, locally finite graphs. We prove two essential results: the critical parameter is independent of the choice of the vertex and the probability that there exists an infinite cluster takes the values 0 and 1 only. We also obtain a lower bound for critical parameter when the graph is of bounded degree. To finish this preliminary part, we analyze percolation on particular graphs, namely the d-dimensional cubic lattice Z^d (for which we prove that there exists phase transition in dimension d >= 2 and the uniqueness of the infinite cluster in supercritical phase) and some trees (for which we present the critical parameters). In the most important part of this essay, founded in the works of Benjamini and Schramm, Häggström, Schonmann and Steif and Lyons and Peres, we introduce the concepts of transitivity, amenability and strong amenability. We discuss in detail these definitions: we prove that anchored Cheeger constant does not depend on the choice of the vertex, we study some relations (amenability and strong amenability are distinct notions, and necessary and sufficient conditions for both) and we obtain Cheeger constant and anchored Cheeger constant for some graphs. Finally, using the growing cluster technique, we present for the critical probability an upper bound that depends on the anchored constant. This permits us to conclude that there exists phase transition on infinite, connected, weakly non-amenable graphs of bounded degree.

Estudamos o modelo dos sapos na árvore homogênea, um sistema de partículas a tempo discreto cuja dinâmica é sintetizada a seguir. No instante inicial, existe em cada vértice da árvore um número aleatório independente e identicamente distribuído de partículas; aquelas posicionadas em um vértice fixado estão ativas, as demais inativas. Partículas ativas realizam passeios aleatórios simples, independentes, a tempo discreto, com probabilidade de desaparecimento (1 - p) em cada instante. Uma partícula inativa torna-se ativa assim que seu vértice é visitado por uma partícula ativa. Consideramos nesta tese o valor crítico p_c que separa a fase em que o processo se extingue quase certamente da fase em que existem partículas ativas em todos os instantes com probabilidade positiva. Provamos um limitante superior para a probabilidade crítica p_c, o qual melhora o resultado anteriormente conhecido para o caso de configuração inicial de uma partícula por vértice. O argumento utilizado consiste na descrição do modelo dos sapos como um modelo de percolação orientada que domina processos de ramificação convenientemente definidos. Obtemos também o valor assintótico do limitante superior estabelecido, mostrando ser igual ao valor assintótico da probabilidade crítica. / We study the frog model on the homogeneous tree, a discrete-time particle system whose dynamics is summarized next. Initially there is an independent and identically distributed random number of particles at each vertex of the tree; those placed at a fixed vertex are active, the others being inactive. Active particles perform independent discrete-time simple random walks, with probability of disappearance (1 - p) at each instant. An inactive particle becomes active once its vertex is hit by an active particle. We consider in this thesis the critical value p_c that separates the phase in which the process dies out almost surely from the phase in which there exist active particles at all times with positive probability. We prove an upper bound for the critical probability p_c, which improves the formerly known result for the case of one particle per vertex initial configuration. The employed argument builds on the description of the frog model as an oriented percolation model which dominates suitably defined branching processes. We also obtain the asymptotic value of the stated upper bound, showing that it equals the asymptotic value of the critical probability.

Vários estudos têm mostrado os benefícios da aplicação agronômica de lodo de esgoto sobre as propriedades físicas e químicas do solo. No entanto, poucos são aqueles que avaliam o impacto desta prática sobre o comportamento de pesticidas em solos tropicais. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de diferentes fontes de lodo (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) na sorção / dessorção e lixiviação do herbicida ametrina em solos canavieiros do estado de São Paulo (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Cinco concentrações (de 4,4 a 79,8 mg i.a. L-1) do herbicida foram utilizadas para obter os valores dos coeficientes de sorção de Freündlich (Kf) e dos coeficientes aparentes de sorção médio e para a menor concentração (Kd ap médio e Kd ap [menor]), a qual corresponde à dose de campo recomendada. Para o teste de lixiviação, o método utilizado foi o de lixiviação em colunas de solo (diâmetro = 5 cm e comprimento = 30 cm), utilizando-se três repetições para cada tratamento, sobre as quais foi simulada chuva de 200 mm uniformemente distribuídas durante 48 h, após a aplicação da solução de 14Cametrina na dose de 3,0 kg i.a. ha-1. De forma geral, a sorção da ametrina variou de moderada à alta em todos os tratamentos (2,68 < Kd ap [menor] < 85,71 L kg-1). Solos argilosos com maior teor de matéria orgânica e argilas do tipo 2:1, como é o caso do PV, apresentaram muito maior potencial de sorção da ametrina; enquanto que solos arenosos com baixos teores de matéria orgânica, como foram os casos do LVd e RQ, apresentaram moderado potencial de sorção. A aplicação de lodos menos estabilizados, com biomassa e material orgânico menos recalcitrante e, portanto, com maiores valores de carbono orgânico total, carbono orgânico dissolvido e pH, como é o caso do lodo de Ribeirão Preto, tendeu a diminuir o potencial de sorção da ametrina. Já a adição de lodos mais recalcitrantes, como o de Jundiaí, tendeu a aumentar o potencial de sorção da ametrina, principalmente em solos arenosos devido a sua menor capacidade tampão. Nestes cenários, poderá ocorrer redução da eficácia agronômica ametrina, uma vez que haverá menos produto disponível na solução do solo. A ametrina apresentou baixo potencial de lixiviação (< 1% da quantidade aplicada) em todos os tratamentos, os quais não apresentaram diferenças entre si, sendo que a grande maioria do pesticida (> 95% da quantidade aplicada) ficou retida na camada de 0-10 cm de profundidade da coluna de solo. Isto implica dizer que a ametrina apresenta baixo potencial de contamina águas subterrâneas, mesmo em solos arenosos, como RQ (90% de areia) / Several studies have shown the benefits of applying sewage sludge on the physical and chemical properties of the soils. However, just a few of them evaluates the impact of this practice on the behavior of pesticides in tropical soils. The main goal of this research was to evaluate the effects of applying different sources of sewage sludge (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) on the sorption / desorption and leaching of ametryne in soils from São Paulo state (Brazil) cultivated with sugarcane (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Five concentrations (4.4 to 79.8 mg a.i. ha-1) of the herbicide were applied to the soil samples to attain the Freündlich sorption coefficients (Kf) and the apparent sorption coefficient for the lower concentration (Kd ap [menor]), which corresponded to the field application rate. For the leaching test the adopted method was the soil leaching columns (diameter = 5 cm and depth = 30 cm), in triplicates, over which a 200 mm rainfall evenly distributed during 48 h was simulated just after ametryne application at the rate of 3.0 kg a.i. ha-1. In general, ametryne sorption ranged from moderate to high in all treatments (2.68 < Kd ap [menor] < 85.71 L kg-1). Clay soils with higher organic matter and 2:1 clay contents, such as the PV, showed much higher sorption potential, whereas sand soils with low organic matter content, such as LVd and RQ, showed moderate sorption potential. The application of less stabilized sewage sludges, with less recalcitrant biomass and organic material and, therefore, with higher organic matter and dissolved organic carbon contents and pH values, such as the Ribeirão Preto, tends to decrease ametryne sorption potential. Otherwise, the addition of more recalcitrant sludges, such as the Jundiaí, tends to enhance its sorption potential, mainly in sand soils due to its lower buffer capacity. In those cases, the agronomic efficacy of ametryne may be reduced since there is lower concentration of the compound available in the soil solution. The ametryne presented low leaching potential in all treatments (< 1% of the applied amount), which were not different among themselves, and that its majority (> 95% of the applied amount) was found at 0 -10 cm soil depth in the column. It implies that ametryne has low potential to contaminate groundwater even in sandy soils, such as the RQ (90% sand)

Estudamos o modelo dos sapos na árvore homogênea, um sistema de partículas a tempo discreto cuja dinâmica é sintetizada a seguir. No instante inicial, existe em cada vértice da árvore um número aleatório independente e identicamente distribuído de partículas; aquelas posicionadas em um vértice fixado estão ativas, as demais inativas. Partículas ativas realizam passeios aleatórios simples, independentes, a tempo discreto, com probabilidade de desaparecimento (1 - p) em cada instante. Uma partícula inativa torna-se ativa assim que seu vértice é visitado por uma partícula ativa. Consideramos nesta tese o valor crítico p_c que separa a fase em que o processo se extingue quase certamente da fase em que existem partículas ativas em todos os instantes com probabilidade positiva. Provamos um limitante superior para a probabilidade crítica p_c, o qual melhora o resultado anteriormente conhecido para o caso de configuração inicial de uma partícula por vértice. O argumento utilizado consiste na descrição do modelo dos sapos como um modelo de percolação orientada que domina processos de ramificação convenientemente definidos. Obtemos também o valor assintótico do limitante superior estabelecido, mostrando ser igual ao valor assintótico da probabilidade crítica. / We study the frog model on the homogeneous tree, a discrete-time particle system whose dynamics is summarized next. Initially there is an independent and identically distributed random number of particles at each vertex of the tree; those placed at a fixed vertex are active, the others being inactive. Active particles perform independent discrete-time simple random walks, with probability of disappearance (1 - p) at each instant. An inactive particle becomes active once its vertex is hit by an active particle. We consider in this thesis the critical value p_c that separates the phase in which the process dies out almost surely from the phase in which there exist active particles at all times with positive probability. We prove an upper bound for the critical probability p_c, which improves the formerly known result for the case of one particle per vertex initial configuration. The employed argument builds on the description of the frog model as an oriented percolation model which dominates suitably defined branching processes. We also obtain the asymptotic value of the stated upper bound, showing that it equals the asymptotic value of the critical probability.

In this dissertation we address the problem of second order phase transitions with absorbing states. We analyze the critical behavior of a one dimensional model simulated on one dimensional chains. The sites on the linear chain can be multiple occupied by particles that annhilates each other with a finite probability. It also presents parity-conserving branching with an even number of offsprings. The number of particles are constant modulo 2. We determine the threshold of the phase transition between the statistically stationary active state and the absorbing state. From steady-state simulations and a finite-size scaling analysis, we calculate the order-parameter, order-parameter fluctuations, and special correlation length critical exponents. We also followed the short-time critical relaxation to determine some dynamical critical exponents. The hyperscaling relation is checked for both sets of stationary and dynamical critical exponents which we found to be consistent with the BARW-PC universality class. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação abordamos um sistema que apresenta uma transição de fase de um estado ativo para um estado absorvente. O estudo envolve simulações numéricas em cadeias lineares e consideramos um modelo em que ocorre ramificação e aniquilação de caminhantes aleatórios. Admitimos que cada sítio da rede ser ocupado por mais de uma partícula, que difundem pela rede e se aniquilam imediatamente após o encontro. Cada partícula pode, em cada passo de tempo, gerar um determinado número n de filhotes, onde n é um número par. Investigamos as propriedades críticas do modelo usando simulações computacionais e a teoria de escala por tamanho finito. Analisamos a região de transição e após encontrado o ponto crítico calculamos o conjunto de expoentes críticos que é uma característica na vizinhança de transições de segunda ordem. O modelo apresenta conservação do número total de partículas modulo 2 e sua classe de universalidade difere da PD. A partir da análise dos resultados, encontramos o conjuntos de expoentes críticos, consistentes com a classe BARW - PC (branching and annihilating random walkers).

Orientador: Prof. Dr. Cristian Fabio Coletti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Matemática , 2017. / Nessa dissertação estudamos a Dinâmica de Melhor Resposta de Evilsizor e Lanchier (3). Foram revisadas as demonstrações em busca de equilíbrios evolucionariamente estáveis e analisando simulações para todos os casos pertinentes. Além desta revisão, neste trabalho introduzimos o conceito de nós teimosos e os adicionamos ao modelo a fim de desestabilizar o equilíbrio no caso estudado em (3). Através das simulações, criamos a intuição de que até nos casos onde não existem equilíbrios evolucionariamente estáveis há também um equilíbrio, porém com coexistência de estratégias. Conjecturamos que esse resultado vale para o caso geral, porém conseguimos prová-lo apenas para dois casos particulares. / In this thesis we studied the Best-Response Dynamics model of Evilsizor e Lanchier (3). We reviewed proofs in search for an Evolutionary Stable Equilibrium analysing simulations for all relevant cases. Besides this revision, we introduced the concept of stubborn players and added it to the Best-Response Dynamics model hoping destabilize the Evolutionary Stable Equilibrium. Through those simulations, we conjectured that even when there is not an Evolutionary Stable Equilibrium, the model converges to another kind of equilibrium, that has coexistent strategies. We conjectured that it states for all altruistic/altruistic cases, but we only could prove it for two specific sub-cases.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-02-26Bitstream added on 2014-06-13T18:21:09Z : No. of bitstreams: 1 rizzo_rp_me_ilha.pdf: 2484817 bytes, checksum: d447a4c31b21a9373e9067be45abcaad (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As barreiras de proteção ambiental são os dispositivos mais usados na atualidade para reduzir riscos associados à infiltração de fluidos nocivos no subsolo. O presente trabalho dedicou-se ao estudo, em laboratório, de misturas de solo arenoso fino laterítico com cal e cimento para a produção de barreiras desta natureza. Para tanto, foram compactadas misturas a fim de produzir corpos de prova submetidos a ensaios, visando à avaliação da condutividade hidráulica e da capacidade de retenção de soluções de origem orgânica (chorume e água residuária) e inorgânica (soluções contendo os íons K+, Na+ e Cl-) destas misturas. A condutividade hidráulica foi avaliada com ensaios de permeabilidade em duas condições: à carga variável (corpos de prova de 10cm de diâmetro e 12cm de altura) e em área plena (corpos de prova miniatura – 5cm de altura e diâmetro). Para avaliação da capacidade de retenção foram considerados dois tipos de ensaios: em colunas (25cm de altura e 7cm de diâmetro) e em corpos miniatura (5cm de altura e diâmetro). Os resultados obtidos mostram que os materiais produzidos em tais condições atendem aos requisitos técnicos para seu uso como barreiras de proteção ambiental. Os valores de condutividade hidráulica obtidos foram menores que os exigidos e os processos de retenção observados mostraram resultados muito bons para os fluidos de origem orgânica e resultados bastante promissores para as soluções inorgânicas. / Natural liners are the most useful environmental protection systems in order to reduce soil and ground water pollution risks. In this work we made laboratory tests to evaluate hydraulic conductivity and ions retention capability in mixtures produced with soil-cement and soil-lime. Mixtures were compacted, resulting specimens for laboratory tests of hydraulic conductivity and retention capability with organic (leachate and wastewater) and inorganic (solutions with K+, Na+ e Cl-) solutions. For hydraulic conductivity evaluation was used two kinds of tests: variable charge (specimens with 10cm of diameter and 12cm high) and total section test (specimens with 5cm of diameter and high). For retention capability we used also two kinds of tests: column test (specimens with 7cm of diameter and 25cm high) and total section test (specimens with 5cm of diameter and high). Obtained results show that the produced materials obey technical necessities for barriers usage. Hydraulic conductivity obtained show values lesser than the necessary, while capability retention results show good results also for organic and inorganic solutions.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 442800 bytes, checksum: 976975bef3a9982c455505f10840bbdb (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the south of the Espírito Santo State, Brazil, the wastewater generated in the coffee grain processing (CGPW) is disposed by the farmers in dumping holes in the soil. This practice has the advantages of the requirement of small areas, the low costs, and the feasibility of construction, operation and management. However, it has to be appropriately executed in order to avoid the contamination of the underground water and the occurrence of changes in the soil chemical and physical characteristics. It was made the characterization of the disposed CGPW and determined the chemical and physical characteristics in soil samples collected near the dumping holes used for CGPW disposal in counties from the Espírito Santo State. The samples were collected at distances up to 5 in the lateral of the hole, at different depths and in the bottom of the dumping hole. The disposed CGPW presented salinity, acid pH, high concentration of total solids and high organic content, with the element N being the most concentrated. The exchangeable K increased in almost all soil samples collected in the lateral positions. This caused a higher electrical conductivity in the saturation extract, a higher percentage of dispersed clay in the soil, mainly in the samples closer to the dumping hole, a decrease in the potential acidity, and changes in the pH of some samples. The soil exchangeable Ca and Mg also increased in the samples closer to the dumping holes with increase of the sum of bases and index of base saturation. The available P decreased in the samples more distant from to the dumping holes. There was no detection of Na in the samples and no variation of exchangeable Al concentration, but the Al saturation index decreased closer to the dumping hole. The cation exchangeable capacity (CEC), at pH 7, decreased in most of the samples whereas the effective CEC increased in the samples closer to the dumping holes. The organic matter content and the remaining P increased in some samples located at 50 cm from the dumping holes. In the soil samples collected at the bottom of the holes, the pH, the Mg concentration, the sum of bases and índex of base saturation decreased whereas the electrical conductivity, clay disperse in water, organic matter content, moisture equivalent, potential acidity, Al saturation and CEC, at pH 7, increased. There was increase also in the available P, remaining P, and exchangeable Ca and Al. The exchangeable K and the effective CEC did not show variation in the samples collected in different depths at the bottom of the hole. / No sul do Estado do Espírito Santo, a técnica de disposição da água residuária do descascamento/despolpa dos frutos do cafeeiro (ARC) em valas de infiltração/percolação é muito utilizada por produtores, por necessitar de pequenas áreas para se efetuar a disposição da ARC, ser de baixo custo e fácil implantação, operação e manutenção. No entanto, se esta técnica for realizada de forma inadequada, poderá causar contaminação do lençol subterrâneo e alterações nas características químicas e físicas do solo. Em razão disso, foi realizada a caracterização da ARC disposta em valas, sendo avaliadas também as características químicas e físicas do solo de amostras coletadas na área de influência de valas utilizadas para disposição da ARC, em municípios do sul do Estado do Espírito Santo. As amostras de solo foram coletadas em até 5 m de distância lateral das valas, em diferentes profundidades e no fundo das mesmas. Observou- se que a ARC disposta nas valas apresentou salinidade, pH ácido, grande concentração de sólidos totais e elevada carga orgânica, sendo o N o elemento químico em maior concentração. O K trocável aumentou em praticamente todas as amostras de solo coletadas nas posições laterais às valas, proporcionando aumento da condutividade elétrica do extrato de saturação (CE) e da argila dispersa em água do solo (ADA), notadamente nas amostras coletadas mais proximamente às valas. Além disso, proporcionou diminuição na acidez potencial, em todas as amostras de solo analisadas e, ainda, influenciou os valores do pH, em algumas amostras. As concentrações de Ca e Mg trocáveis também aumentaram em amostras mais próximas às valas, devido à presença destes elementos químicos na ARC, o que proporcionou, na maioria das amostras de solo analisadas, aumento no valor da soma de bases (SB) e na saturação por bases (V). Em amostras de solo coletadas a maiores distâncias das valas, houve diminuição nas concentrações de P disponível. Não foi detectada a presença de Na e as concentrações de Al trocável não foram alteradas nas amostras, independente da posição de coleta, entretanto a saturação por Al diminuiu em amostras coletadas mais proximamente às valas. A capacidade de troca catiônica potencial (CTC a pH 7) diminuiu na grande maioria das amostras de solo e a CTC efetiva aumentou em amostras coletadas mais proximamente das valas. O conteúdo de matéria orgânica (MO) e a concentração de P-remanescente aumentaram em algumas amostras localizadas a 50 cm das valas. Nas amostras coletadas no perfil de solo a partir do fundo das valas, o pH, a concentração de Mg, a SB e V diminuíram, enquanto a CE, a ADA, o equivalente de umidade (EU), a acidez potencial, a saturação por Al, a CTC a pH 7, o conteúdo de matéria orgânica e as concentrações de P disponível, P- remanescente, Ca e Al trocáveis aumentaram. A concentração de K trocável e a CTC efetiva permaneceram praticamente constantes ao longo do perfil de solo amostrado a partir do fundo da vala.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo do Nascimento.pdf: 17308021 bytes, checksum: 2ed27e1acd450db70b3f3070fc023b66 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work were studied nanodielectric epoxy coatings DGEBA/OTBG reinforced with alumina anoparticles of 10nm and zinc oxide nanopaticles of 90nm. The nanocomposites were processed by twin-screw extrusion with filler fractions of 1%phr, 3%phr, 6%phr and 15%phr. The particle dispersion was investigated with the FIB/FESEM method. Then, the images collected were treated for quantitative analysis of the dispersion. Two methods were used to quantify the dispersion. First, the index for nearest neighbor distance NND showed that nanocomposites reinforced with alumina have a greater state of agglomeration NND=0.45 compared to ZnO-nanocomposites reinforced with NND=0.65. This occured due to the higher surface area of the nanoparticles alumina. Second, a multifractal analysis of the particles-agglomerated distribution was performed. In this ase, the thesis presented suggests that the interphase percolation threshold should occur when the fractal imension of the agglomerations is similar to fractal dimension of the individual particles distribution. From the critical percolation threshold estimated by the dielectric behavior was possible to calculate the interphase thickness, correlating the state of dispersion and the dielectric breakdown of the nanocomposites. Was found a nterphase with 61nm for nanocomposites reinforced with ZnO and 12nm for nanocomposites reinforced with alumina. The dielectric spectra showed a quasi-DC conductivity behavior in nanocomposites with lower filler fraction due to the trapping of additional water molecules in the electrical diffuse double-layer in interfaces. As the filler loading is increased, the interfacial polarization is less pronunciated because the larger overlapping of interphase. When the percolation threshold is reached in nanocomposites with higher fraction of particles, the material exhibits conductivity-DC. The dielectric behavior corroborates the measured value of the dielectric breakdown. The nanocomposites reinforced with 1%phr of ZnO and alumina are increased by 50% and 34% the dielectric breakdown as compared to DGEBA/OTBG pristine matrix. Whereas in nanocomposites reinforced with 15%phr at interphase percolation threshold, the variation in dielectric breakdown was deleterious. It is shown that the addition of nanoparticles does not cause change in free volume of the polymer matrix, thus the free volume changes did not corroborate the nanodielectrics performance. The calorimetric aspects of the curing reaction and mechanical properties were also investigated. It was observed that the zinc oxide catalyzes the crosslinking reaction by decreasing the activation energy of 65kJ/mol in the neat epoxy matrix to 53kJ/mol in the nanocomposite. Thus, its mechanical behavior is unlike modified due to variation in crosslink density of the matrix. While the use of nanoparticles of Al2O3 leads to mechanical toughness of nanocomposite, the addition of ZnO nanoparticles leads to embrittlement, as seen through cracks induced by scratch test. The glass transition temperature and hardness were increased to 95°C and 177MPa the neat epoxy matrix to 104°C and 198MPa in the ZnO-nanocomposite, showing a direct relationship with the effect of adding the nanoparticles in the crosslinking reaction. / Neste trabalho estudou-se revestimentos epoxídicos nanodielétricos DGEBA/OTBG reforçado com nanopartículas de alumina 10nm e oxido de zinco 90nm. Os nanocompósitos foram processados por extrusão dupla-rosca com frações de reforços de 1%phr, 3%phr, 6%phr e 15%phr. A dispersão das partículas foi investigada com o método FIB/FESEM. Então, as imagens coletadas foram tratadas para as analises quantitativas da dispersão. Dois métodos foram empregados na quantificação da dispersão. Primeiro, o índice para o vizinho mais próximo NND mostrou que os nanocompósitos reforçados com alumina apresentam um maior estado de aglomeração NND=0,45 em comparação aos nanocompósitos reforçados com ZnO NND=0,65. Isto ocorreu devido a superior área superficial das nanopartículas de alumina. Segundo, foi realizada uma analise multifractal da distribuição de partículas-aglomerados. Neste caso, a tese apresentada propõe que o limiar de percolação da interfase deve ocorrer quando a dimensão fractal das aglomerações for da mesma ordem da dimensão fractal da distribuição de partículas individuais. A partir do limiar critico de percolação estimado pelo comportamento dielétrico foi possível calcular a espessura da interfase correlacionando o estado de dispersão e a rigidez dielétrica dos nanocompósitos. Encontrou-se uma interfase com 61nm para os nanocompósitos reforçados com ZnO e com 12nm para os nanocompósitos reforçados com alumina. Os espectros dielétricos mostram um comportamento de condutividade quasi-DC nos nanocompósitos com pequena fração de reforços devido ao aprisionamento das adicionais moléculas de aguas nas duplascamadas elétricas nas interfaces. A medida que a fração e aumentada ocorrer uma polarização interfacial menos intensa dada a maior sobreposição das regiões de interfase. Quando o limiar de percolação e atingido nos nanocompósitos com grande fração de partículas, o material apresenta condutividade-DC. O comportamento dielétrico corrobora com o valor medido da rigidez dielétrica. Os nanocompósitos reforçados com 1%phr de alumina e ZnO aumentaram respectivamente em 50% e 34% o valor da rigidez dielétrica em comparação com a matriz DGEBA/OTBG não reforçada. Ao passo que, nos nanocompósitos com a interfase percolada reforçados com 15%phr a variação da rigidez dielétrica foi deletéria. Mostrou-se que a adição de nanopartículas não causa variação no volume livre da matriz polimérica, portanto, alterações do volume livre não corroboram para o desempenho de nanodielétricos. Os aspectos calorimétricos da reação de cura e as propriedades mecânicas também foram investigados. Observou-se que, o oxido de zinco catalisa a reação de reticulação diminuindo a energia de ativação de 65kJ/mol na matriz epoxídica não reforçada para 53kJ/mol no nanocompósito. Assim, o seu comportamento mecânico e diferentemente alterado devido a variação na densidade de reticulação da matriz. Enquanto, a utilização de nanopartículas de Al2O3 leva a tenacificação mecânica do nanocompósito, a adição de ZnO leva a fragilização, como verificado através de trincas induzidas com teste por risco realizado com um nanoindentador. A dureza e a temperatura de transição vítrea foram aumentadas de 177MPa e 95°C na matriz não reforçada para 198MPa e 104°C nos nanocompósitos, mostrando direta relação com o efeito da adição das nanopartículas na reação de reticulação.