Conhecer e estudar as propriedades do concreto e seus compósitos cimentícios, com e sem a incorporação de resíduos, é uma forma de propor melhorias na construção civil e contribuir com o desenvolvimento sustentável. Este trabalho propõe investigar o efeito da incorporação de um resíduo, como o lodo proveniente do tratamento de efluentes da indústria metal-mecânica, na piezoresistividade e no comportamento elétrico de um compósito cimentício. O lodo é um resíduo da indústria metal mecânica proveniente do tratamento de efluentes do processo de revestimento do aço. A piezoresistividade é uma propriedade elétrica que descreve a variação de resistência elétrica de alguns materiais quando submetidos a esforços e deformações mecânicas. Para esse estudo foram confeccionados corpos de prova cúbicos com uma mistura de cimento, areia e água onde foram adicionados diferentes percentuais de resíduo a ser comparado com a amostra de referência. O ensaio de piezoresistividade consistiu na aplicação de cargas de compressão que variaram de 0 a 2,1 kN e simultaneamente foram registradas as variações da resistência elétrica de cada amostra. A pesquisa tem caráter exploratório, portanto os ensaios realizados não tiveram temperatura e umidade controladas. As amostras com resíduo demonstraram maior potencial energético e maior piezoresistividade. O corpo de prova de referência apresentou valores de resistividade menor do que as amostras contendo lodo, na ordem de 5x106 Ω.cm e permanece praticamente constante quanto maior a pressão aplicada, ocorreu uma redução de apenas 1,73% na resistividade elétrica. Por outro lado, as amostras contendo lodo incorporado apresentam inicialmente resistividade entre 0,9 x 107 a 2,7 x 107 Ω.cm tendendo a diminuir drasticamente, 27 a 55% com a pressão aplicada, principalmente nas amostras contendo acima de 15 % de lodo. Dentre as amostras analisadas, a que possui 5% de resíduo, apresentou potencial elétrico na faixa de 2,48 x 10-2 W/cm² a 5,85 x 10-2 W/cm² nas aplicação de cargas de 90 a 1600 kPa. Logo, uma elevação de 135 %. Portanto, essa amostra foi a que demonstrou ser a mais ideal para a conversão energética por apresentar melhor resposta elétrica aliado à sua resistência mecânica. / Analysis of the piezoresistive behavior of concrete containing residual sludge from wastewater treatment of metal-mechanical industry abstract knowing and studying the properties of concrete with and without the incorporation of waste is one way to propose improvements in construction and contribute to sustainable development. This paper proposes to investigate the effect of incorporation of waste, as the sludge from wastewater treatment of the metal-mechanics industry, on piezoresistividade in a cementitious composite. The waste is a residual metal mechanics industry from the wastewater treatment of the coating process of steel. The piezoresistividade is an electrical property that describes the variation of electrical resistance of some materials when subjected to forces and mechanical deformations. For this study were prepared specimens cubic with a mixture of cement, sand and water were added different percentages of residue to be compared with the reference sample. The piezoresistividade test consisted in the application of compression charges that ranged from 0 to 2.1 kN and simultaneously we recorded the changes in electrical resistance of each sample. The research is exploratory character, so the tests did not have temperature and humidity controlled. The samples showed greater energy potential residue with and greater piezoresistividade. The body of evidence introduced reference values of resistivity less than the samples containing mud, in the order of 5x106 Ω.cm remains practically constant and the higher the applied pressure, a reduction of only 1.73% on electrical resistivity. On the other hand, samples containing embedded sludge present initially between resistivity 0.9 x 2.7 x 107 to 107 Ω.cm tending to decrease dramatically, 27 to 55% with the pressure applied, especially in samples containing up to 15%. One of the samples analysed that has 5% of waste was the one that proved to be the most ideal for energy conversion, due to your electrical response in the tests your ally mechanical resistance.

Este trabalho mostra os estudos teóricos sobre a caracterização do efeito piezoresistivo em filmes finos semicondutores, em especial, o silício tipo P e tipo N. Usa-se modelos matemáticos e simulação computacional, a partir de dados experimentais, para validar e aperfeiçoar os modelos matemáticos existentes na literatura para elementos sensores piezoresistivos baseados em filmes finos semicondutores. Neste trabalho é modelado o comportamento eletromecânico e térmico de um piezoresistor feito de silício policristalino tipo P e os resultados são comparados com aqueles mostrados, classicamente pela literatura, para o silício. / 90 f.

Neste trabalho é apresentado o estudo teórico do efeito piezoresistivo e das suas propriedades em dois tipos de materiais com estrutura amorfa, o carbono semelhante ao diamante e o óxido de índio dopado com estanho. Esse estudo compreende o levantamento bibliográfico sobre os materiais, a análise de algumas de suas propriedades, a avaliação e comparação gráfica, através do software , de determinadas características apresentadas pelos materiais. O conhecimento detalhado de algumas características físicas das estruturas e dos materiais que podem ser utilizados para a fabricação dos sensores depressão piezoresistivos integrados é importante, pois estes sensores tem uma dependência direta com as propriedades do material. Os dois materiais estudados apresentam o efeito piezoresistivo, sinal de sensibilidade e dependência com a temperatura, condizentes com as características esperadas para aplicação de filmes finos. De acordo com os resultados obtidos, neste trabalho, estes filmes podem ser utilizados, com excelentes resultados, em aplicações envolvendo sensores de pressão piezoresistivos. A resposta apresentada é coerente em relação à literatura e, portanto, os processos e simulações analíticas realizadas são adequados para o tratamento de materiais semicondutores empregados na fabricação de elementos sensores de pressão. / 165 f.

Conhecer e estudar as propriedades do concreto e seus compósitos cimentícios, com e sem a incorporação de resíduos, é uma forma de propor melhorias na construção civil e contribuir com o desenvolvimento sustentável. Este trabalho propõe investigar o efeito da incorporação de um resíduo, como o lodo proveniente do tratamento de efluentes da indústria metal-mecânica, na piezoresistividade e no comportamento elétrico de um compósito cimentício. O lodo é um resíduo da indústria metal mecânica proveniente do tratamento de efluentes do processo de revestimento do aço. A piezoresistividade é uma propriedade elétrica que descreve a variação de resistência elétrica de alguns materiais quando submetidos a esforços e deformações mecânicas. Para esse estudo foram confeccionados corpos de prova cúbicos com uma mistura de cimento, areia e água onde foram adicionados diferentes percentuais de resíduo a ser comparado com a amostra de referência. O ensaio de piezoresistividade consistiu na aplicação de cargas de compressão que variaram de 0 a 2,1 kN e simultaneamente foram registradas as variações da resistência elétrica de cada amostra. A pesquisa tem caráter exploratório, portanto os ensaios realizados não tiveram temperatura e umidade controladas. As amostras com resíduo demonstraram maior potencial energético e maior piezoresistividade. O corpo de prova de referência apresentou valores de resistividade menor do que as amostras contendo lodo, na ordem de 5x106 Ω.cm e permanece praticamente constante quanto maior a pressão aplicada, ocorreu uma redução de apenas 1,73% na resistividade elétrica. Por outro lado, as amostras contendo lodo incorporado apresentam inicialmente resistividade entre 0,9 x 107 a 2,7 x 107 Ω.cm tendendo a diminuir drasticamente, 27 a 55% com a pressão aplicada, principalmente nas amostras contendo acima de 15 % de lodo. Dentre as amostras analisadas, a que possui 5% de resíduo, apresentou potencial elétrico na faixa de 2,48 x 10-2 W/cm² a 5,85 x 10-2 W/cm² nas aplicação de cargas de 90 a 1600 kPa. Logo, uma elevação de 135 %. Portanto, essa amostra foi a que demonstrou ser a mais ideal para a conversão energética por apresentar melhor resposta elétrica aliado à sua resistência mecânica. / Analysis of the piezoresistive behavior of concrete containing residual sludge from wastewater treatment of metal-mechanical industry abstract knowing and studying the properties of concrete with and without the incorporation of waste is one way to propose improvements in construction and contribute to sustainable development. This paper proposes to investigate the effect of incorporation of waste, as the sludge from wastewater treatment of the metal-mechanics industry, on piezoresistividade in a cementitious composite. The waste is a residual metal mechanics industry from the wastewater treatment of the coating process of steel. The piezoresistividade is an electrical property that describes the variation of electrical resistance of some materials when subjected to forces and mechanical deformations. For this study were prepared specimens cubic with a mixture of cement, sand and water were added different percentages of residue to be compared with the reference sample. The piezoresistividade test consisted in the application of compression charges that ranged from 0 to 2.1 kN and simultaneously we recorded the changes in electrical resistance of each sample. The research is exploratory character, so the tests did not have temperature and humidity controlled. The samples showed greater energy potential residue with and greater piezoresistividade. The body of evidence introduced reference values of resistivity less than the samples containing mud, in the order of 5x106 Ω.cm remains practically constant and the higher the applied pressure, a reduction of only 1.73% on electrical resistivity. On the other hand, samples containing embedded sludge present initially between resistivity 0.9 x 2.7 x 107 to 107 Ω.cm tending to decrease dramatically, 27 to 55% with the pressure applied, especially in samples containing up to 15%. One of the samples analysed that has 5% of waste was the one that proved to be the most ideal for energy conversion, due to your electrical response in the tests your ally mechanical resistance.

Conhecer e estudar as propriedades do concreto e seus compósitos cimentícios, com e sem a incorporação de resíduos, é uma forma de propor melhorias na construção civil e contribuir com o desenvolvimento sustentável. Este trabalho propõe investigar o efeito da incorporação de um resíduo, como o lodo proveniente do tratamento de efluentes da indústria metal-mecânica, na piezoresistividade e no comportamento elétrico de um compósito cimentício. O lodo é um resíduo da indústria metal mecânica proveniente do tratamento de efluentes do processo de revestimento do aço. A piezoresistividade é uma propriedade elétrica que descreve a variação de resistência elétrica de alguns materiais quando submetidos a esforços e deformações mecânicas. Para esse estudo foram confeccionados corpos de prova cúbicos com uma mistura de cimento, areia e água onde foram adicionados diferentes percentuais de resíduo a ser comparado com a amostra de referência. O ensaio de piezoresistividade consistiu na aplicação de cargas de compressão que variaram de 0 a 2,1 kN e simultaneamente foram registradas as variações da resistência elétrica de cada amostra. A pesquisa tem caráter exploratório, portanto os ensaios realizados não tiveram temperatura e umidade controladas. As amostras com resíduo demonstraram maior potencial energético e maior piezoresistividade. O corpo de prova de referência apresentou valores de resistividade menor do que as amostras contendo lodo, na ordem de 5x106 Ω.cm e permanece praticamente constante quanto maior a pressão aplicada, ocorreu uma redução de apenas 1,73% na resistividade elétrica. Por outro lado, as amostras contendo lodo incorporado apresentam inicialmente resistividade entre 0,9 x 107 a 2,7 x 107 Ω.cm tendendo a diminuir drasticamente, 27 a 55% com a pressão aplicada, principalmente nas amostras contendo acima de 15 % de lodo. Dentre as amostras analisadas, a que possui 5% de resíduo, apresentou potencial elétrico na faixa de 2,48 x 10-2 W/cm² a 5,85 x 10-2 W/cm² nas aplicação de cargas de 90 a 1600 kPa. Logo, uma elevação de 135 %. Portanto, essa amostra foi a que demonstrou ser a mais ideal para a conversão energética por apresentar melhor resposta elétrica aliado à sua resistência mecânica. / Analysis of the piezoresistive behavior of concrete containing residual sludge from wastewater treatment of metal-mechanical industry abstract knowing and studying the properties of concrete with and without the incorporation of waste is one way to propose improvements in construction and contribute to sustainable development. This paper proposes to investigate the effect of incorporation of waste, as the sludge from wastewater treatment of the metal-mechanics industry, on piezoresistividade in a cementitious composite. The waste is a residual metal mechanics industry from the wastewater treatment of the coating process of steel. The piezoresistividade is an electrical property that describes the variation of electrical resistance of some materials when subjected to forces and mechanical deformations. For this study were prepared specimens cubic with a mixture of cement, sand and water were added different percentages of residue to be compared with the reference sample. The piezoresistividade test consisted in the application of compression charges that ranged from 0 to 2.1 kN and simultaneously we recorded the changes in electrical resistance of each sample. The research is exploratory character, so the tests did not have temperature and humidity controlled. The samples showed greater energy potential residue with and greater piezoresistividade. The body of evidence introduced reference values of resistivity less than the samples containing mud, in the order of 5x106 Ω.cm remains practically constant and the higher the applied pressure, a reduction of only 1.73% on electrical resistivity. On the other hand, samples containing embedded sludge present initially between resistivity 0.9 x 2.7 x 107 to 107 Ω.cm tending to decrease dramatically, 27 to 55% with the pressure applied, especially in samples containing up to 15%. One of the samples analysed that has 5% of waste was the one that proved to be the most ideal for energy conversion, due to your electrical response in the tests your ally mechanical resistance.

The thesis deals with the development of piezoresistive materials. Its objective is to investigate a system formed of a knitted fabric to be used as a piezoresistive sensor that allows electrical behaviour to be interrelated based on the elongation applied. Simultaneously, the correlation between elastic deformation and that caused by applying pressure by detecting the area where the pressure is produced will also be studied. For this purpose, knitted fabrics will be used and conductive textiles will be added to them. A testing method will be designed and the properties of the fabric will be evaluated. As a result, a smart textile will be obtained. / La tesis versa sobre el desarrollo de materiales piezoresistivos. Como objetivo se plantea la investigación de un sistema compuesto por un tejido de punto para ser utilizado como sensor piezoresistivo que permita relacionar el comportamiento eléctrico en función del a elongación aplicada. Paralelamente también se estudiará la correlación entre la deformación elástica y la ocasionada al aplicar una presión detectando la zona donde se produce la presión. Para ello se utilizarán tejidos de punto y se les incorporarán textiles conductores. Se diseñará un método de ensayo y se evalúan las propiedades de los tejidos. Como resultado final se obtendrá un textil inteligente. / La tesi versa sobre el desenvolupament de materials piezoresistius. Com a objectiu es planteja la investigació d'un sistema compost per un teixit de punt per a ser utilitzat com a sensor piezoresistiu que permeta relacionar el comportament elèctric en funció de l'elongació aplicada. Paral·lelament, també s'estudiarà la correlació entre la deformació elàstica i l'ocasionada a l'aplicar una pressió i la detecció de la zona on es produeix la pressió. Per a dur-ho a terme s'utilitzaran teixits de punt als quals s'incorporaran tèxtils conductors. Es dissenyarà un mètode d'assaig i s'avaluaran les propietats dels teixits. Com a resultat final, s'obtindrà un tèxtil intel·ligent. / Cambra Sánchez, V. (2017). ESTUDIO DE LA RESPUESTA ELÉCTRICA DE TEJIDOS PIEZORESISTIVOS SOMETIDOS A ESTIRAMIENTO Y DEFORMACIÓN POR PRESIÓN [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90404 / TESIS

Orientador: Marcelo Augusto Assunção Sanches / Resumo: Recentes estudos têm abordado o aprimoramento de sensores de pressão com a finalidade de reproduzir a sensibilidade da pele humana para ser utilizada em robôs. Dentre diversos materiais disponíveis na literatura, destaca-se o material piezoresistivo à base do elastômero Polidimetilsiloxano e Cobre Dendritico (Cu-PDMS), devido à tecnologia empregada na produção destes sensores. Este trabalho trata a síntese e a caracterizações de compósitos piezoresistivo Cu-PDMS para confecção de sensores de pressão, na forma matricial, para aplicações biomédicas, como palmilhas instrumentadas, sensor on/off, dentre outros. Com finalidade de análise do material atuando como sensor de pressão, foram fabricadas e testadas amostras com diferentes composições. Para o estudo das propriedades de cada amostra, foram realizadas caracterizações elétricas (resistência elétrica com pressão variável, condutividade ao longo do tempo e espectroscopia de impedância), mecânicas (caracterização mecânica do material, ensaio de tração e ensaio termogravimétrico) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados obtidos mostram as faixas possíveis para utilização do material como sensor de pressão, e os fatores que podem influenciar o seu emprego. / Abstract: Recent studies have addressed the improvement of pressure sensors in order to reproduce the sensitivity of human skin to be used in robots. Among the various materials available in the literature, the piezoresistive material based on the polydimethylsiloxane and Dendritic Copper (Cu-PDMS) elastomer stands out, due to the technology used in the production of these sensors. This work deals with the synthesis and characterization of Cu-PDMS piezoresistive composites for making pressure sensors, in matrix form, for biomedical applications such as instrumented insoles, on / off sensor, among others. In order to analyze the material acting as a pressure sensor, samples with different compositions were manufactured and tested. For the study of the properties of each sample, electrical characterizations (electrical resistance with variable pressure, conductivity over time and impedance spectroscopy), mechanical characterizations (mechanical characterization of the material, tensile test and thermogravimetric test) and Scanning Electron Microscopy were performed (ME V). The results obtained show the possible ranges for using the material as a pressure sensor, and the factors that can influence its use. / Mestre

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.

Orientador: Carlos Lenz Cesar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_GustavoPires_M.pdf: 1771357 bytes, checksum: 8ee6919633e2615608f25b33bec98e96 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O microscópio de força atômica é uma ferramenta que possibilita a medida de forças precisamente localizadas com resoluções no tempo, espaço e força jamais vistas. No coração deste instrumento está um sensor a base de uma viga (cantilever) que é responsável pelas características fundamentais do AFM. O objetivo desta pesquisa foi usar a deflexão deste cantilever para obter uma calibração rápida e precisa da força da armadilha da pinça óptica, assim como testar e comparar com os método tradicionalmente utilizados para este propósito. Para isso, foi necessário analisar e entender o condicionamento de sinais utilizados no AFM. Foram estudados cantilever tradicionais, cujo sistema de detecção é baseado na deflexão de um feixe laser em conjunto com fotodetectores, bem como cantilevers piezoresistivos. Cantilevers piezoresistivos fornecem uma alternativa simples e conveniente aos cantilevers ópticos. A integração de um elemento sensorial dentro do cantilever elimina a necessidade de um laser externo e de um detector utilizados na maioria dos AFMs. Isto elimina a etapa delicada de alinhamento da laser ao cantilever e fotodetector que normalmente precede uma medida com AFM, uma simplificação que expande o potencial do AFM para o uso em meios adversos, como câmaras de ultra alto vácuo ou, como no caso específico das Pinças Ópticas, onde existem esferas em solução líquida e também restrições de dimensão / Abstract: The atomic force microscope (AFM) is a tool that enables the measurement of precisely localized forces with unprecedented resolution in time, space and force. At the heart of this instrument is a cantilever probe that sets the fundamental features of the AFM. The objective of this research has been using the deflection of this cantilever to get a fast and accurate calibration of optical tweezers trap force, as well as testing and comparing to the traditionally used methods of calibration for this purpose. For that it was necessary to resolve and understand the sensors signals conditioning used in the AFM. Traditional cantilevers, whose detection system is based on the deflection of a laser beam in addition with a photodetector, as well as piezoresistive cantilevers has been studied. Piezoresistive cantilevers provide a simple and convenient alternative to optically detected cantilevers. Integration of a sensing element into the cantilever eliminates the need for the external laser and detector used in most AFMs. This removes the delicate step of aligning the laser to the cantilever and photodetector which usually precedes an AFM measurement, a simplification which expands the potential of the AFM for use in difficult environments such as ultrahigh vacuum chambers or, as in Optical Tweezers specific case, where there are spheres into a liquid solution as well as dimensional constraints / Mestrado / Física / Mestre em Física