Orientadores: Wander José da Silva, Altair Antoninha Del Bel Cury / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:05:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bergamo_EdmaraTatielyPedroso_M.pdf: 7968983 bytes, checksum: ebd79c42e62e1085b97f070b982adcce (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Os sistemas cerâmicos representam na odontologia uma alternativa aos metais na reabilitação protética, sendo que a zircônia é o material com melhores propriedades mecânicas. Coroas confeccionadas em zircônia sem aplicação de cerâmica de cobertura, chamadas monolíticas, têm se mostrado uma alternativa favorável para reabilitação oral, pois associam alta resistência à fratura e estética satisfatória, assim como evitam a complicação mais evidente em infraestruturas de zircônia que é a fratura da cerâmica de cobertura. A zircônia pura pode assumir 3 formas cristalográficas: monoclínica, tetragonal e cúbica, dependendo da temperatura. A união da zircônia com óxidos estabilizadores, como o óxido de ítrio (Y-TZP) faz com que a zircônia se mantenha na fase tetragonal. No entanto, a zircônia permanece metaestável e mediante relativamente baixas temperaturas, umidade e estresse uma progressiva transformação de fase de tetragonal para monoclínica pode ocorrer e afetar a resistência da mesma. Assim sendo, o presente estudo avaliou a carga à fratura e a transformação de fases da zircônia em coroas monolíticas submetidas ao envelhecimento através de testes térmicos e mecânicos. Setenta coroas monolíticas de zircônia (Y-TZP) foram cimentadas em réplicas de resina composta e separadas aleatoriamente em 5 grupos (n=14): Controle (C), sem tratamento; Envelhecimento hidrotérmico (EH), 122°C, 2 bar de pressão por 1 hora; Fadiga térmica (FT), 104 ciclos, de 5 a 55°C por 30 segundos; Fadiga Mecânica (FM), 106 ciclos, 70 N de carga, deslizamento de 1,5 mm da cúspide mesiopalatina com frequência de 1,4 Hz; e Fadiga Mecânica associada com tratamento térmico (FMT). Ao final de cada tratamento, a carga à fratura foi determinada em máquina de testes universal com célula de carga de 10KN e velocidade de 1mm/min (n=12/grupo). Avaliação de alterações de superfície e o modo e a origem da fratura foram realizadas no microscópio eletrônico de varredura. A transformação de fases foi analisada através da difração de raios X (n=2/grupo). Os dados de resistência à compressão foram analisados por Análise de variância a um fator e o nível de significância foi de 5%. Também foi realizada a distribuição de Weibull. Todas as restaurações sobreviveram aos testes de envelhecimento e não foram observadas diferenças significantes entre os tratamentos para a carga à fratura (p>0,05). O módulo de Weibull variou de 6,2 a 16,6, com diferença significativa para o grupo envelhecido pelo tratamento hidrotérmico. Falhas catastróficas com origem na superfície foram evidenciadas. Na análise da difração de raios X foi observado que houve transformação de fases, para todos os grupos, nas diferentes faces da coroa, variando entre 1,9 a 8,9%. Com base nos dados concluí-se que coroas monolíticas de zircônia evidenciam uma alta carga à fratura, confiabilidade estrutural e apresentaram baixa transformação de fase / Abstract: Nowadays, in dentistry, zirconia ceramic systems represent an alternative to metals in prosthetic treatment due to the excellent mechanical properties. Zirconia crowns made without porcelain veneering, called monolithic, have proven to be a favorable alternative to oral rehabilitation, as they associate high strength and satisfactory aesthetic, while avoiding the most known complications in zirconia prosthesis, chipping and delamination. Pure zirconia can assume three crystallographic forms: monoclinic, tetragonal and cubic depending on the temperature. The zirconia association with stabilizing oxides, such as yttrium oxide (Y-TZP), maintains the zirconia in the tetragonal phase at room temperature. Therefore, zirconia remains metastable and at low temperatures, with moisture and stress a progressive transformation of tetragonal to monoclinic phase can occur and affect its strength. The present study evaluated the fracture load and phase transformation of zirconia monolithic crowns submitted to thermal and mechanical aging tests. Seventy monolithic zirconia crowns (Y-TZP) were cemented in resin-based replica and randomly divided into 5 groups (n = 14): Control (C), no treatment; Hydrothermal aging (HA), 122°C, 2 bar for 1 hour; Thermal Fatigue (TF), 104 cycles between 5 and 55°C for 30 seconds; Mechanical Fatigue (FM) 106 cycles, with a load of 70 N sliding of 1.5 mm in mesiopalatal cusp at 1.4 Hz; Mechanical and Thermal Fatigue associated (MTF). After each treatment, the fracture load was determined in a universal testing machine with 10KN load and speed of 1mm/min (n=12/group). Surface modifications and fracture origin and mode were evaluated by scanning electron microscope. The phase transformation was analyzed by x-ray diffraction (n=2/group). The fracture load data were analyzed by one-way ANOVA at a level of 5%. Also, the Weibull distribution was performed. All restorations survived the aging tests and no significant differences were observed in between treatments (p> 0.05). There was no statistically significant difference in the mean fracture load and characteristic fracture load among the groups (p>.05). The Weibull modulus ranged from 6.2 to 16.6, with significant difference between control and hydrothermal aging groups. Catastrophic failures were observed. Phase transformation was shown at the different surfaces of the crown in all groups (1.8-8.9%). In conclusion, monolithic zirconia crowns showed high fracture load, structural reliability and low phase transformation / Mestrado / Protese Dental / Mestra em Clínica Odontológica

Orientador: Mariana de Oliveira Carlos Villas-Bôas / Resumo: Os materiais destinados a próteses odontológicas têm evoluído ao longo dos anos permitindo chegar a materiais cerâmicos com alta qualidade, sendo o dissilicato de lítio um dos materiais mais utilizados devido à sua ampla gama de indicações; isto é possível pois sua microestrutura está diretamente relacionada com suas boas propriedades mecânicas, físicas e óticas. O Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da Universidade Federal de São Carlos está desenvolvendo um dissilicato de lítio do tipo fresado que permite obter próteses a um custo futuro mais acessível; porém, estudos ainda são necessários para otimizar a microestrutura. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos diferentes tratamentos térmicos de nucleação na fração cristalina e morfologia dos cristais de LaMaV CAD. Para tanto foram confeccionados discos (12 mm de diâmetro x 1,2 mm de espessura) de dissilicato de lítio LaMaV CAD e de IPS e.max CAD (grupo controle, n=3). Os discos de LaMaV CAD foram submetidos a recozimento a 380oC por 2h seguido de diferentes tratamentos térmicos de nucleação, processo no qual se variou o tempo e a temperatura compondo quatro subgrupos (n=3): T1 (1h30 por 500oC), T2 (3h por 500oC), T3 (6h por 500oC) e T4 (6h por 480oC). Os discos de IPS e.max CAD foram cristalizados de acordo com as recomendações do fabricante. Foram obtidas imagens em microscópio óptico de varredura (MEV) para caracterizar a microestrutura e quantificar a fração cristalina. Tal quantificação fo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

A organização e a estabilidade de compostos de coordenação, no estado sólido, pode ser correlacionada com os ligantes diretamente coordenados a íons metálicos e com as interações não covalentes estabelecidas entre os ligantes e solventes de cristalização. O presente trabalho avaliou a influência dos pré ligantes ácido 2,6-dihidróxibenzoico (Hdhb), ácido benzoico (Hbzt), ácido oxálico (H2ox) e 2,2’-bipiridina (bipi), capazes de realizar interações não covalentes, em sua reatividade frente a sais de cobre(II), cobalto(II) e manganês(II). Foram avaliadas diferentes combinações de ligantes para cada íon metálico e condições de reação, gerando um total de dez produtos caracterizados por DRX de monocristal. Dentre eles, os complexos [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B) e [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) são inéditos. Estes produtos foram avaliados em sua composição elementar, analisados por técnicas difratométricas (DRX de pó e de monocristal) e espectroscópicas (IV, Raman, RPE e Uv/Vis). Os dados estruturais foram correlacionados com as propriedades espectroscópicas, termogravimétricas e magnéticas. O produto A foi obtido em 90 % de rendimento a partir da reação de Cu(CH3COO)2·H2O com os pré-ligantes Hbzt, H2ox e bipi, em metanol a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que em A todos os ligantes contribuem para a manifestação de interações não covalentes do tipo ligações de hidrogênio e interação . A análise por RPE e medidas de susceptibilidade magnética à temperatura ambiente indicaram a existência de interação magnética entre os centros de cobre(II). Medidas de susceptibilidade magnética com variação de temperatura revelaram uma interação ferromagnética (J = 3,26 cm-1) mais forte que a apresentada por complexos análogos. Medidas termogravimétricas mostraram que a decomposição de A se inicia em 55 °C com a perda de 2 H2O, seguida da perda dos ligantes orgânicos entre 136 e 900 °C. Os produtos B e C, de estruturas análogas, foram obtidos em 97 e 99 % de rendimento, respectivamente, a partir da reação de CoCl2·6H2O ou MnCl2·4H2O com o pré-ligante Hdhb, em água a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que não ocorreu a coordenação do íon dhb, provavelmente devido a estabilização do carboxilato livre por duas ligações de hidrogênio intramoleculares assistidas por carga. A rede cristalina de B e C também é estabilizada por interações  e por ligações de hidrogênio intermoleculares formadas a partir das águas coordenadas e de cristalização. A decomposição térmica de B e C se inicia com a perda de moléculas de água a temperaturas inferiores a 55 °C e a perda total da parte orgânica ocorre acima de 600 °C. Os compostos obtidos neste trabalho evidenciaram que a estrutura e o grau de agregação dos compostos são dependentes da habilidade de coordenação do ligante ao íon metálico e das interações não covalentes nos ligantes livres e nos complexos formados. / The organization and stability of coordination compounds could be correlated to structural features, as the number and nature of ligands coordinated to the metallic ions and with noncovalent interactions established between the ligands and with crystallization solvents. The present work evaluated the influence of the pre-ligands 2,6-dihydroxybenzoic acid (Hdhb), benzoic acid (Hbzt), oxalic acid (H2ox), and 2,2' bipyridine (bipi), capable to perform noncovalent interactions, in its reactivity to copper(II), cobalt(II) and manganese(II) salts. For each metallic ion, and reaction condition were evaluated with different combinations of ligands, producing 10 different structures characterized by single crystal XRD. Among them, the complexes [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B), and [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) were synthesized for the first time in this work. Those products were characterized by elemental analysis and diffractometric (powder and single crystal XRD) and spectroscopic (IR, Raman, EPR and Uv/Vis) techniques. Moreover, spectroscopic, thermogravimetric and magnetic properties of A, B and C, were attempt correlated with their structural features. Product A was obtained with 90% of yield from the reaction of Cu(CH3COO)2·H2O with the pre-ligands Hbzt, H2ox, and bipy, in methanol at 70 °C. Single crystal XRD analysis of A evidenced that all ligands interact through noncovalent interactions, as hydrogen bonds and  interaction. EPR and magnetic susceptibility measurements strongly suggest the existence of magnetic interaction between the copper(II) centres. In addition, magnetic susceptibility measurement varying temperature revealed a ferromagnetic exchange (J = 3.26 cm-1) stronger than those observed for analogous complexes. Thermal decomposition of A starts at 55 °C with the loss of two water molecules, succeed by the loss of the organic ligands (136 – 900 °C). Product B and C showed similar structures and were obtained in 97 and 99 % of yield, respectively, from the reaction of CoCl2·6H2O or Mn2Cl2·4H2O with Hdhb, in water at 70° C. Single crystal XRD analysis revealed that dhb ion remains as counterion of the aqua complexes, probably due the stabilization of the free carboxylate by two intramolecular charge-assisted hydrogen bonds. The crystal lattice of B and C is also stabilized by  interactions and intermolecular hydrogen bonds from both coordinated and crystallization water molecules. According to TGA curves, the thermal decomposition of B and C starts with the loss of water molecules below 55° C, and a complete weight-loss of organic ligands occurs above 600° C for both complexes. The correlation between the nature of all products obtained with synthetic conditions revealed that the structure and degree of aggregation depends on the coordination ability of the ligand to the metallic ion and on the noncovalent interactions in the free ligands and complexes formed.

A organização e a estabilidade de compostos de coordenação, no estado sólido, pode ser correlacionada com os ligantes diretamente coordenados a íons metálicos e com as interações não covalentes estabelecidas entre os ligantes e solventes de cristalização. O presente trabalho avaliou a influência dos pré ligantes ácido 2,6-dihidróxibenzoico (Hdhb), ácido benzoico (Hbzt), ácido oxálico (H2ox) e 2,2’-bipiridina (bipi), capazes de realizar interações não covalentes, em sua reatividade frente a sais de cobre(II), cobalto(II) e manganês(II). Foram avaliadas diferentes combinações de ligantes para cada íon metálico e condições de reação, gerando um total de dez produtos caracterizados por DRX de monocristal. Dentre eles, os complexos [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B) e [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) são inéditos. Estes produtos foram avaliados em sua composição elementar, analisados por técnicas difratométricas (DRX de pó e de monocristal) e espectroscópicas (IV, Raman, RPE e Uv/Vis). Os dados estruturais foram correlacionados com as propriedades espectroscópicas, termogravimétricas e magnéticas. O produto A foi obtido em 90 % de rendimento a partir da reação de Cu(CH3COO)2·H2O com os pré-ligantes Hbzt, H2ox e bipi, em metanol a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que em A todos os ligantes contribuem para a manifestação de interações não covalentes do tipo ligações de hidrogênio e interação . A análise por RPE e medidas de susceptibilidade magnética à temperatura ambiente indicaram a existência de interação magnética entre os centros de cobre(II). Medidas de susceptibilidade magnética com variação de temperatura revelaram uma interação ferromagnética (J = 3,26 cm-1) mais forte que a apresentada por complexos análogos. Medidas termogravimétricas mostraram que a decomposição de A se inicia em 55 °C com a perda de 2 H2O, seguida da perda dos ligantes orgânicos entre 136 e 900 °C. Os produtos B e C, de estruturas análogas, foram obtidos em 97 e 99 % de rendimento, respectivamente, a partir da reação de CoCl2·6H2O ou MnCl2·4H2O com o pré-ligante Hdhb, em água a 70 °C. A análise por DRX de monocristal revelou que não ocorreu a coordenação do íon dhb, provavelmente devido a estabilização do carboxilato livre por duas ligações de hidrogênio intramoleculares assistidas por carga. A rede cristalina de B e C também é estabilizada por interações  e por ligações de hidrogênio intermoleculares formadas a partir das águas coordenadas e de cristalização. A decomposição térmica de B e C se inicia com a perda de moléculas de água a temperaturas inferiores a 55 °C e a perda total da parte orgânica ocorre acima de 600 °C. Os compostos obtidos neste trabalho evidenciaram que a estrutura e o grau de agregação dos compostos são dependentes da habilidade de coordenação do ligante ao íon metálico e das interações não covalentes nos ligantes livres e nos complexos formados. / The organization and stability of coordination compounds could be correlated to structural features, as the number and nature of ligands coordinated to the metallic ions and with noncovalent interactions established between the ligands and with crystallization solvents. The present work evaluated the influence of the pre-ligands 2,6-dihydroxybenzoic acid (Hdhb), benzoic acid (Hbzt), oxalic acid (H2ox), and 2,2' bipyridine (bipi), capable to perform noncovalent interactions, in its reactivity to copper(II), cobalt(II) and manganese(II) salts. For each metallic ion, and reaction condition were evaluated with different combinations of ligands, producing 10 different structures characterized by single crystal XRD. Among them, the complexes [Cu2( ox)(bzt)2(bipi)2(H2O)2] (A), [Co(H2O)6](dhb)2·2H2O (B), and [Mn(H2O)6](dhb)2·2H2O (C) were synthesized for the first time in this work. Those products were characterized by elemental analysis and diffractometric (powder and single crystal XRD) and spectroscopic (IR, Raman, EPR and Uv/Vis) techniques. Moreover, spectroscopic, thermogravimetric and magnetic properties of A, B and C, were attempt correlated with their structural features. Product A was obtained with 90% of yield from the reaction of Cu(CH3COO)2·H2O with the pre-ligands Hbzt, H2ox, and bipy, in methanol at 70 °C. Single crystal XRD analysis of A evidenced that all ligands interact through noncovalent interactions, as hydrogen bonds and  interaction. EPR and magnetic susceptibility measurements strongly suggest the existence of magnetic interaction between the copper(II) centres. In addition, magnetic susceptibility measurement varying temperature revealed a ferromagnetic exchange (J = 3.26 cm-1) stronger than those observed for analogous complexes. Thermal decomposition of A starts at 55 °C with the loss of two water molecules, succeed by the loss of the organic ligands (136 – 900 °C). Product B and C showed similar structures and were obtained in 97 and 99 % of yield, respectively, from the reaction of CoCl2·6H2O or Mn2Cl2·4H2O with Hdhb, in water at 70° C. Single crystal XRD analysis revealed that dhb ion remains as counterion of the aqua complexes, probably due the stabilization of the free carboxylate by two intramolecular charge-assisted hydrogen bonds. The crystal lattice of B and C is also stabilized by  interactions and intermolecular hydrogen bonds from both coordinated and crystallization water molecules. According to TGA curves, the thermal decomposition of B and C starts with the loss of water molecules below 55° C, and a complete weight-loss of organic ligands occurs above 600° C for both complexes. The correlation between the nature of all products obtained with synthetic conditions revealed that the structure and degree of aggregation depends on the coordination ability of the ligand to the metallic ion and on the noncovalent interactions in the free ligands and complexes formed.

In this work siloxane-polymethyl methacrylate (PMMA) hybrid materials were synthesized and doped with Eu (III) from solid europium chloride, solid europium (III) nitrate, europium chloride (III) in alcoholic solution and 3-aminopyrazine-2-carboxylate of lanthanum and europium complex. The hybrid was prepared from methyl methacrylate (MMA) and 3-methacryloxy-propyl-trimethoxysilane (MPTS), using benzoyl peroxide (BPO) as polymerization initiator. The use of the sol-gel method by acid catalysis allowed to obtain pure solid materials and doped with europium different sources with amorphous characteristics, as evidenced by the X-ray diffraction powderdata. The insertion of the europium complex in the polycrystalline matrix did not changethe structural characteristics of the samples. It was observed that the materials doped with europium in solution, showed greater adsorbed amounts of solvents and structural features that changethe spectroscopic properties. The samples containing solid salts showed similar structural features. It was observed that the average life time of the radioactive emissions increase with the heat treatment, indicating that the temperature reduces the number of suppressor luminescence groups in the coordinationenvironment oflanthanides ion and the character non monoexponentialof the decay is indicative of the presence different coordination environments. In the 29Si NMR measurementsfor samples containing alcoholic solution of europium chloride are observed monomer (RSi(OSi)(OH)2), diimeric(R-Si(OSi)2(OH)) and fully condensed (RSi(OSi)3)species,having a polycondensationdegree up to 78% . The materialsdoped with europium complex show strong luminescence, except tosamples treated at 200 ° C, which is indicative of thermal degradation of the coordination complex. It was observed that presence of solvent changedthermal stability, different heat treatments and europium sources exerted strong influence on the coordination environment of the Eu (III) ions in the organic -inorganic hybrid materials. / Neste trabalho materiais híbridos Siloxano-Polimetacrilato de metila (PMMA) foram sintetizados e dopados com íons Eu(III) provenientes de cloreto e nitrato de európio (III) sólidos, cloreto de európio (III) em solução alcoólica e complexo 3-aminopirazina-2-Carboxílato de lantânio e európio. O hibrido foi preparado a partir dometacrilato de metila (MMA) e do 3-metacriloxi-propil-trimetoxisilano (MPTS), utilizando-se como agente inicializador de polimerização o peróxido de benzoila (BPO). A utilização dametodologia de síntese sol-gel por catálise ácida possibilitou a obtenção de materiais sólidos puros e dopados com diferentes fontes de európio, com características amorfas, como ficou evidente pelos dados de difração de raios X de pó. A inserção de complexo de európiopolicristalino na matriz não alterou as características estruturais da amostra.Observou-se que os materiais que foram dopados com európio em solução, apresentaram maior quantidade de solventes adsorvidos e características estruturais que alteraram as suas propriedades espectroscópicas. As amostras dopadas com sais sólidos apresentaram características estruturais semelhantes. Observou-se que os tempos de vida médios das emissões radiativas aumentam com o tratamento térmico, o que indica que o tratamentoreduz o número de grupos supressores de luminescência no ambiente de coordenação do íon lantanídeo e o caráter não monoexponencial do decaimento é indicativo da presença de diferentes ambientes de coordenação. Pelo RMN do 29Si para as amostras dopadas com solução alcoólica de cloreto de európio são observadas espécies monoméricas(R-Si(OSi)(OH)2), diméricas(R-Si(OSi)2(OH)) e totalmente condensadas(R-Si(OSi)3) com um grau de policondensação de até 78%. Os materiais dopados com o complexo apresentam forte luminescência, exceto as amostras tratadas a 200°C, o que é indicativo da degradação térmica do complexo de coordenação. Observou-se que a presença de solvente alterou a estabilidade térmica das amostras, e que a diferentes tratamentos térmicos e a dopagem com diferentes fontes de európio influenciaram sensivelmente o ambiente de coordenação dos íons Eu(III) nos materiais híbridos orgânico-inorgânicos.

Orientador: Carlos Kenich Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ogata_DanielaYuri_M.pdf: 14373801 bytes, checksum: 37390613963c28ba54f71a665d3cefb7 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho procurou-se investigar a influência do tratamento da superficie (tensão/rugosidade provocado pelo processo de desbaste com pó abrasivo) na devitrificação e na dissolução da sílica vítrea. Para tanto, utilizou-se de métodos de caracterização de materiais, tais como difratometria de raios-X, espectroscopia de infravermelho, microscopia óptica e eletrônica e espalhamento de raios-X a baixo ângulo. Para o estudo da influência do tratamento superficial na devitrificação, os resultados de difração de raios-X e microscopia, mostraram que a devitrificação possui forte correlação com o tratamento superficial da sílica vítrea, onde amostras com maior rugosidade, apresentaram também uma maior devitrificação em comparação à outra com menor rugosidade. A dissolução da sílica vítrea por ácido fluorídrico ("etching") também foi estudado, e os resultados mostraram que a taxa de dissolução é dependente da rugosidade superficial, concentração do ácido e tempo de "etching". Resultados adicionais mostraram a formação de cavidades arredondadas na forma de "larvas" (padrão superficial) após "etching". Após um tempo de "etching" entre 33 e 88 horas, as amostras apresentaramum padrão superficial semelhante a "grãos" e no interior dos "grãos", outros "sub-grãos" da ordem de 4-10 'mu¿m, que denotam a existência de microtensões na estrutura amorfa. Neste trabalho, este resultado inédito foi denominado "grão ou sub-grão amorfo", que podem estar relacionados com heterogeneidades em nível atômico da estrutura da sílica vítrea / Abstract: The effect of surface stress and roughness, produced by polishing process with abrasive powder, was investigated on the devitrification and dissolution of silica glass. The characterization studies of the silica glass treated by grinding, polishing and etching and their effect on the devitrification were conducted by X-ray diffraction, optical and electronic microscopy, inftared spectroscopy and small-angle X-ray scattering. The samples were heat treated at 1250°C for a period of 15 min and 150 mino X-ray diffraction and optical microscopy observation showed more intense devitrification effect into a-cristobalite for higher degree of surface roughness, and the samples treated with HF etching presented the lowest devitrification effect. The silica glass surfaces exposed to the furnace atmosphere (air) presented a much bigger crystallization effect, inversely to the bottom surface in contact with a silica base. The dissolution of silica glass by chemical etching (HF solutions) was studied, and the results showed that dissolution rate is dependent on the surface roughness, HF concentration and etching time. For example, the dissolution rate of samples treated with SiC #320 and 'Ce IND. 2¿¿O IND. 3¿, were estimated as 0.16 'mu¿m/min and 0.14 'mu¿m/min, respectively. The results showthat sampleswith longtime etching(~1000 min) revealed grain-like etch pattern of 4 to 10 11min diameter, which suggests reveals the existence of micro-stress in the amorphous structure. This "amorphous grains or sub-grains" might be correlated with atomic into inhomogeneities of amorphous silica structure / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo, Pascoal Jose Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:22:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serrano_RaimundoLora_D.pdf: 2642603 bytes, checksum: 743f3ac1f8dffb9e6358f1a7958794e6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho investigamos de forma sistemática as propriedades magnéticas macroscópicas (Susceptibilidade magnética, calor específico, resistividade elétrica) e as estruturas magnéticas de uma nova série de compostos tetragonais isoestruturais Rm Mn In3m+2n (R = Gd, Tb, Sm; M = Rh, Ir; m = 1, 2; n = 0, 1) e exploramos suas relações com as interessantes propriedades físicas encontradas em outros compostos desta família, especialmente quando R = Ce, onde tem sido observado um comportamento do tipo férmions pesados com supercondutividade não convencional (USC). Foram determinadas as estruturas magnéticas dos compostos Gd2IrIn8, GdRhIn5, GdIn3, TbRhIn5, Tb2RhIn8, Smn2IrIn8 em amostras monocristalinas de alta qualidade através da técnica de Difração Magnética de Raios-x (DMRX), e encontramos que todos se ordenam antiferromagneticamente com estruturas comensuráveis abaixo da temperatura de ordenamento (TN) com vetores de propagação (1/2,0,0), (0,1/2,1/2),(1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2), (1/2,1/2,1/2) e (1/2,0,0), respectivamente. Os momentos magnéticos dos íons de terra rara se orientam no plano ab tetragonal no caso dos compostos com R = Gd e Sm2IrIn8 enquanto que no TbRhIn5 a orientação tem lugar ao longo do eixo c. Os compostos tetragonais inéditos a base de Tb foram todos sintetizados e caracterizados magnética e estruturalmente, pela primeira vez, dentro deste trabalho. Eles apresentam maior TN em relação ao composto cúbico TbIn3 (Tb1-0-3, TN ¿32 K), similar ao comportamento apresentado pelos compostos tetragonais de R = Nd. Com relação à direção dos momentos magnéticos no estado ordenado e à evolução de TN ao longo da série, os nossos resultados estão de acordo com um novo modelo teórico de campo médio, desenvolvido por colaboradores, que considera uma interação de primeiros vizinhos Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) isotrópica e efeitos de campo cristalino (CEF) tetragonal aplicado aos compostos com R = Ce, Nd e Tb. A idéia básica de interpretação dos nossos resultados, extraída dos resultados do modelo, é que as diferentes direções de ordenamento encontrados para diferentes R são determinadas por efeitos de CEF e que a variação dos parâmetros de CEF tetragonal determina a evolulção de TN . De acordo com isto, nos compostos com R = Gd, onde o momento angular orbital L = 0, os efeitos CEF não são importantes, TN é aproximadamente igual quando se comparam os compostos tetragonais com o cúbico GdIn3. Nos outros compostos tetragonais, cuja direção dos momentos tem lugar no plano ab (R = Ce e Sm), TN diminui, e aumenta quando a ordem ocorre ao longo do eixo c. O mecanismo de controle, por efeitos de campo cristalino, do comportamento da orientação dos momentos magnéticos e de TN pode, em particular, ser extrapolado aos compostos tetragonais de Ce já que a supressão de TN , combinada com efeitos de hibridização e efeito Kondo, muito importantes nestes casos, podem provocar fortes flutuações magnéticas no plano ab que, pela sua vez, podem ser relevantes no mecanismo de supercondutividade não convencional quase-2D / Abstract: In this work we present a systematic study of the physical properties (magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity) and the determination of magnetic structures of a new series of isostructural tetragonal compounds RmMnIn3m+2n(R = Gd, Tb, Sm; M = Rh, Ir; m = 1,2; n = 0,1) exploring their relationships with the interesting physical properties found in other compounds of this family, specially when R = Ce compounds, for whose a heavy fermion behavior with unconventional superconductivity (USC) has been reported. The magnetic structures have been determined using high quality single crystalline samples of Gd2IrIn8, GdRhIn5, GdIn3, TbRhIn5, Tb2RhIn8 and Sm2IrIn8 through the resonant x-ray magnetic scattering (RXMS) technique. Our results show that all these systems order antiferromagnetically in commensurate structures below the ordering temperature (TN) with propagation vectors (1/2,0,0),(0,1/2,1/2),(1/2,1/2,0),(1/2,0,1/2),(1/2,1/2,1/2) and (1/2,0,0), respectively. The magnetic moments of rare earth ions are oriented in the tetragonal ab-plane for R = Gd and Sm2IrIn8 compounds, while for the TbRhIn5 they order along the c-axis direction. The tetragonal Tb-based compounds were synthesized and characterized for the first time during this work. In these cases TN is increased when compared to the TN of the cubic TbIn3 (Tb1-0-3, TN¿32 K), as has been found for tetragonal Nd-based compounds. Regarding the magnetic moment directions in the ordered phase and the TN evolution along the series our results agree with those obtained from a mean field theoretical model, developed by collaborators, which considers an isotropic first-neighbors Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaction and tetragonal crystal field effects (CEF) applied to Ce-, Nd- and Tb-based compounds. We can conclude from our results that the CEF effects are responsible in determining the magnetic moment directions for different R ions and varying the tetragonal CEF parameters we can also determine the TN evolution along the series. According to this idea, for Gd-based compounds, where the orbital angular momentum L = 0 and CEF effects are not important, TN is approximately the same for the tetragonal compounds when compared with cubic GdIn3. For those cases with ordered moments along any in-plane direction (R = Ce and Sm) TN decreases while it is increased when the moments orientation take place along the c-axis. The CEF effects-driven mechanism to determine the behavior of magnetic moment directions and TN, well explained by the mean field model, could be extrapolated to Ce-based compounds where combined with hybridization and Kondo effects, whose are very important, may create strong in-plane magnetic uctuations that can mediate the quasi-2D unconventional superconductivity in these systems / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_ClaudiaCarvalho_M.pdf: 7074659 bytes, checksum: 4dec2d1e75a640341af023ba7541f5cb (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O sistema binário sílica titânia, SiO2-TiO2,apresenta grande interesse tecnológico devido as suas propriedades: ultra-baixo coeficiente de expansão térmico e alto índice de refração. As propriedades são dependentes da quantidade de dopante presente no material. A SiO2-TiO2 é usada na indústria de componentes fotônicos, tais como, lentes, micro-lentes, espelhos e fibras ópticas especiais. Um importante material óptico para litografia no extremo ultravioleta (EUVL) é caracterizado por concentrações próximas a 8 % em peso de TiO2, com estrutura amorfa e transparente num amplo espectro da região UV, visível e IV. A indústria óptico-eletrônica necessita de fibras ópticas sensoras com alto índice de refração. Este tipo de fibra pode ser obtido através da fabricação de uma fibra de SiO2-TiO2. Amostras com concentrações que variam de 1 a 14 % em peso TiO2 fabricadas pelo método do aerosol em chama foram caracterizadas quanto a suas propriedades estruturais e ópticas. As amostras com concentrações superiores a 7,5 % em peso apresentaram-se translúcidas ou opacas, e com estrutura octaédrica segundo dados de XANES (Absorção de Raios-X próximo à estrutura da borda). A difração de raios-X identificou a fase anatásio da titânia como estrutura octaédrica. Através de tratamentos térmicos a altas temperaturas em chama (> 1500 ºC) obtivemos amostras transparentes no visível, amorfa, contendo 8,2 % em peso. Foi obtido um material com índice de refração de 1,48 para concentração de 10 % em peso de TiO2. Portanto a SiO2-TiO2 é viável para a fabricação de uma fibra com alto índice de refração / Abstract: The binary SiO2-TiO2 system presents a great technological importance due to its special properties: ultra low thermal expansion and high refractive index. The properties depend on the amount of dopant present in material. The SiO2-TiO2 is used for the components of photonic industries, such as lenses, mirrors and special fiber optics. As an important optical material for extreme ultraviolet lithography (EUVL), it is characterized by concentrations of ~ 8 wt. % of TiO2, with amorphous structure and transparent for a large UV, visible and IR spectra. The optoelectronic industries needs optical fiber sensor that presents high refractive index. This kind of fiber can be produce by SiO2-TiO2 fiber production. Samples with concentrations varying in the range 1 to 14 wt. % TiO2 made by flame aerosol technique were characterized in terms of structural and optical properties. As-consolidated samples with concentrations up to 7.5 wt. % TiO2 presented itself translucent or opaque with octahedral structure, according to XANES data (X-ray absorption near-edge structure). The anatase phase of titania was identified by X-ray diffraction patterns. However, by high temperature flame heat treatments (> 1500 ºC), it was possible to obtain transparent SiO2-TiO2 materials in the visible range with concentration up to 8.2 wt. % TiO2. The material presents refractive index 1.48 with concentration about 10 wt. % TiO2. Therefore SiO2-TiO2 is feasible to fibers fabrication with high refractive index / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

As tensões residuais influenciam o comportamento mecânico dos metais e ligas. O campo de tensões pode determinar o desempenho do material. Então, torna-se de grande importância o estudo e a determinação das tensões residuais. O método padrão da difração de raios X para medir tensões s residuais (Método sen2ψ ) apresenta limitações na determinação de tensões caracterizadas por alto gradiente. È por isso que o estudo do gradiente de tensão superficial é um dos mais importantes problemas teóricos e experimentais em mecânica, especialmente no caso da análise de tensões superficiais que surgem após vários tipos de tratamentos superficiais, como: processamento por laser e tecnologia de implantação iônica. A simulação computacional e os métodos numéricos nos dão a possibilidade de resolver os problemas da determinação dos parâmetros do gradiente de tensão. Neste trabalho foi desenvolvida e aplicada a modelação e simulação computacional para o estudo do comportamento de materiais na presença de distribuições de tensão caracterizadas por alto gradiente. Foi aplicada a modelagem para diferentes tipos de tensões com gradiente para metais puros e ligas metálicas. Foi determinada uma forma para usar a modelagem no caso de materiais compósitos e são apresentados resultados para o caso do silumínio, mostrando o comportamento similar deste material compósito aos materiais puros como aço e alumínio. Usando a análise de Fourier, foi determinada a função de distorção nos casos de perfis alargados pela existência de gradiente de tensão. Foi determinada também a relação entre as funções de atenuação e de tensão na função de distorção e são apresentados resultados para diferentes tipos de distribuições de tensão. Ademais, foi desenvolvida uma metodologia para a determinação dos parâmetros do gradiente de tensão usando a simulação computacional das linhas de difração desenvolvida neste trabalho. A metodologia desenvolvida é baseada na simulação dos perfis de difração distorcidos pelo gradiente de tensão superficial e na análise destas distorções. Das metodologias desenvolvidas para a determinação de distribuições de tensões para o caso de gradiente, a que usa transformada de Fourier é matematicamente correta, porem apresenta dificuldades na determinação das funções de gradiente para casos de distribuições muito complexas e na determinação dos relacionamentos das escalas das funções envolvidas no processo de deconvolução. A alta complexidade deste método e os problemas numéricos que acarreta nos levam a propor a metodologia desenvolvida usando as larguras integrais dos perfis de difração para a determinação aproximada da função de distribuição de tensões. Esta metodologia é de simples aplicação e a sua precisão dependerá da quantidade de dados determinados na simulação direta para a obtenção dos gráficos de calibração. / The residual stress influences the mechanical behavior of metals and alloys. The stress field can determine the material performance. Then, become of great importance the study and determination of residual stress field. The standard X-ray diffraction method for residual stress measurement ent ( sen2ψ Method) presents limitations in the strong stress gradient determination. For that reason, the superficial stress gradient determination is one of the most important theoretical and experimental problem in engineering, especially in the analysis of the stress gradients due to surfaces treatments as laser or ionic implantation. The computational simulation and numerical methods give us the possibility of solve this problems. In this work is developed and applied two methods of modeling and simulation for the study of the material behavior with strong stress gradient. Is applied this modeling technique for different stress distribution in pure metals and metallic alloys. Is established a methodology for the composite material cases and is presents the results for the case of siluminium, showing that the behavior is similar to the other metals testing as steel and aluminum. Also, using Fourier analysis is determined the distortion function for the broadened profiles in the presence of stress gradient. In this work is shown the relation between the attenuation and stress distribution functions in the distortion. Is shown, results for several stress distribution functions. Moreover, is developed a methodology for the determination of stress gradient parameters using the computational simulation of the diffraction lines also developed in this work. The methodology is based in the simulation of the profiles broadened by stress gradient and the analysis of these distortions. Of the developed methodologies for the determination of stress distribution functions for the gradient case, the one that uses Fourier analysis is mathematically correct, but presents difficulties in the determination of the gradient functions for cases of complex stress distributions and in the scales determination of the functions involved in the deconvolution process. The high complexity of this method and the numeric problems that it carries leaves as, to propose the use of the developed methodology using the integral breath of the diffraction profiles for the approximate determination of the stress distribution function. The methodology application is simple and its accuracy will depend on the amount of data determined in the direct simulation to obtain the calibration graphics.

As tensões residuais influenciam o comportamento mecânico dos metais e ligas. O campo de tensões pode determinar o desempenho do material. Então, torna-se de grande importância o estudo e a determinação das tensões residuais. O método padrão da difração de raios X para medir tensões s residuais (Método sen2ψ ) apresenta limitações na determinação de tensões caracterizadas por alto gradiente. È por isso que o estudo do gradiente de tensão superficial é um dos mais importantes problemas teóricos e experimentais em mecânica, especialmente no caso da análise de tensões superficiais que surgem após vários tipos de tratamentos superficiais, como: processamento por laser e tecnologia de implantação iônica. A simulação computacional e os métodos numéricos nos dão a possibilidade de resolver os problemas da determinação dos parâmetros do gradiente de tensão. Neste trabalho foi desenvolvida e aplicada a modelação e simulação computacional para o estudo do comportamento de materiais na presença de distribuições de tensão caracterizadas por alto gradiente. Foi aplicada a modelagem para diferentes tipos de tensões com gradiente para metais puros e ligas metálicas. Foi determinada uma forma para usar a modelagem no caso de materiais compósitos e são apresentados resultados para o caso do silumínio, mostrando o comportamento similar deste material compósito aos materiais puros como aço e alumínio. Usando a análise de Fourier, foi determinada a função de distorção nos casos de perfis alargados pela existência de gradiente de tensão. Foi determinada também a relação entre as funções de atenuação e de tensão na função de distorção e são apresentados resultados para diferentes tipos de distribuições de tensão. Ademais, foi desenvolvida uma metodologia para a determinação dos parâmetros do gradiente de tensão usando a simulação computacional das linhas de difração desenvolvida neste trabalho. A metodologia desenvolvida é baseada na simulação dos perfis de difração distorcidos pelo gradiente de tensão superficial e na análise destas distorções. Das metodologias desenvolvidas para a determinação de distribuições de tensões para o caso de gradiente, a que usa transformada de Fourier é matematicamente correta, porem apresenta dificuldades na determinação das funções de gradiente para casos de distribuições muito complexas e na determinação dos relacionamentos das escalas das funções envolvidas no processo de deconvolução. A alta complexidade deste método e os problemas numéricos que acarreta nos levam a propor a metodologia desenvolvida usando as larguras integrais dos perfis de difração para a determinação aproximada da função de distribuição de tensões. Esta metodologia é de simples aplicação e a sua precisão dependerá da quantidade de dados determinados na simulação direta para a obtenção dos gráficos de calibração. / The residual stress influences the mechanical behavior of metals and alloys. The stress field can determine the material performance. Then, become of great importance the study and determination of residual stress field. The standard X-ray diffraction method for residual stress measurement ent ( sen2ψ Method) presents limitations in the strong stress gradient determination. For that reason, the superficial stress gradient determination is one of the most important theoretical and experimental problem in engineering, especially in the analysis of the stress gradients due to surfaces treatments as laser or ionic implantation. The computational simulation and numerical methods give us the possibility of solve this problems. In this work is developed and applied two methods of modeling and simulation for the study of the material behavior with strong stress gradient. Is applied this modeling technique for different stress distribution in pure metals and metallic alloys. Is established a methodology for the composite material cases and is presents the results for the case of siluminium, showing that the behavior is similar to the other metals testing as steel and aluminum. Also, using Fourier analysis is determined the distortion function for the broadened profiles in the presence of stress gradient. In this work is shown the relation between the attenuation and stress distribution functions in the distortion. Is shown, results for several stress distribution functions. Moreover, is developed a methodology for the determination of stress gradient parameters using the computational simulation of the diffraction lines also developed in this work. The methodology is based in the simulation of the profiles broadened by stress gradient and the analysis of these distortions. Of the developed methodologies for the determination of stress distribution functions for the gradient case, the one that uses Fourier analysis is mathematically correct, but presents difficulties in the determination of the gradient functions for cases of complex stress distributions and in the scales determination of the functions involved in the deconvolution process. The high complexity of this method and the numeric problems that it carries leaves as, to propose the use of the developed methodology using the integral breath of the diffraction profiles for the approximate determination of the stress distribution function. The methodology application is simple and its accuracy will depend on the amount of data determined in the direct simulation to obtain the calibration graphics.