Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / A cidade de Palmas-TO é uma das inúmeras cidades de médio porte que apresentam um ritmo de crescimento maior que a média nacional, provocando simultaneamente desenvolvimento econômico e problemas urbanos com a falta de planejamento. O desenvolvimento de modelos geotécnicos pode contribuir para solucionar esses problemas. Os bancos de dados de sondagem à percussão SPT fornecem informações valiosas do subsolo e, quando tratadas em ambiente computacional com o uso de técnicas de geoestatística e ferramentas de interpolação, permitem gerar modelos bi e tridimensionais que colaborem para o entendimento geotécnico local. Entretanto, a escassez e a dificuldade de reunir dados dessa natureza podem impedir que os mesmos sejam elaborados a tempo. Nesse contexto, métodos geofísicos como a resistividade elétrica podem colaborar com a aquisição de informações de maneira mais rápida e barata, atuando na orientação de investigações diretas ou mesmo na expansão das informações já disponíveis por meio de correlações entre propriedades geoelétricas e os tipos de solos presentes na região. Este trabalho identifica os principais tipos de solos encontrados na cidade de Palmas-TO relacionando-os com intervalos característicos de resistividade elétrica a partir de campanhas de ensaios de laboratório, permitindo realizar interpretações geotécnicas de seções geoelétricas obtidas em campo. Paralelamente são elaborados modelos geotécnicos de tipos de solos, nível freático e valores NSPT, de onde são extraídos perfis estratigráficos que, comparados com aqueles gerados a partir da geofísica, mostram como ambos podem se complementar na aquisição de dados geotécnicos. Como resultados, verificam-se que os solos classificados como saprólitos, encontrados na área de estudo, apresentam valores de resistividade elétrica entre 100 Ω.m e 1.000 Ω.m, os solos argilosos apresentam valores entre 100 Ω.m e 6.000 Ω.m, os solos siltosos apresentam valores entre 1.000 Ω.m e 30.000 Ω.m e os solos arenosos apresentam valores entre 10.000 Ω.m e 150.000 Ω.m. Em relação às características geotécnicas, observam-se que a camada impenetrável ao SPT se encontra, em média, abaixo dos 10 m de profundidade, com o lençol freático, em média, a 5 m de profundidade. / The city of Palmas, Tocantins, is one of numerous medium-sized cities that present a growth rate which is higher than the national average, simultaneously stimulating both economic development and urban problems due to the lack of planning. The development of geotechnical models can contribute to solving these problems. Databases of Standard Penetration Test (SPT) drilling offer valuable underground information and, when treated in a computational environment with the use of geo-statistical techniques and interpolation tools, allow the generation of bi- and tridimensional models that help local geotechnical understanding. However, the scarcity and difficult collection of data of this nature can limit their expansion over time. In this context, geophysical methods such as electro-resistivity can collaborate with the acquisition of information in a cheaper and faster way, acting in the orientation of direct investigations or even in the expansion of information already available through correlations between geo-electric properties and the types of soil present in the region. This paper identifies the main types of soil found in the city of Palmas, Tocantins, linking them to typical ranges of electrical resistivity from laboratory testing, allowing the geotechnical interpretation of geo-electric sections acquired in the field. Alongside this, geotechnical models of soil types, groundwater level and NSPT values are developed, from which stratigraphic profiles are extracted which, when compared with those generated from geophysics, show how both models can complement each other in the acquisition of geotechnical data. As results, it is verified that soils classified as saprolites, found in the study area, present values of electrical resistivity between 100 Ω.m and 1.000 Ω.m, clayey soils present values between 100 Ω.m and 6.000 Ω.m, silty soils have values between 1.000 Ω.m and 30.000 Ω.m and sandy soils show values between 10.000 Ω.m and 150.000 Ω.m. In relation to the geotechnical characteristics, it is observed that the refusal surface to the SPT is, on average, below 10 m depth, with the groundwater level, on average, 5 m deep.

A incrustação causada pelo coque é um sério problema na indústria do petróleo, principalmente, nos equipamentos que operam em altas temperaturas. Neste trabalho apresenta-se um estudo para demonstrar a possibilidade do emprego da incrustação do coque como um elemento transdutor para compor um sensor tipo resistivo, para fornecer um sinal elétrico representativo do crescimento e do envelhecimento local da própria incrustração. Para a demonstração, procederam-se duas etapas de experimentos com óleos pesados do petróleo e amostras de incrustação de coque originadas por esses óleos na indústria. Os experimentos mostraram bons resultados, mas também indicaram que o sinal combina a condutividade do óleo e o da incrustação. O coque produzido nos experimentos apresentou-se como grânulos soltos não aderentes e eletricamente desconectados entre si. Verificou-se que o sinal obtido durante o craqueamento térmico em regime de batelada apresenta três regiões distintas: no início o material reage com uma cinética de primeira ordem; na região intermediária, ocorre separação do fluído em duas fases líquidas e finalmente, na terceira região, ocorre a deposição do coque sólido, porém imerso em óleo com elevada resistência elétrica, fornecendo um sinal muito mais alto que o valor inicial apresentado pelo óleo. Entretanto, craqueamentos térmicos sucessivos sobre o leito de coque inicial mostrou progressivas reduções nos valores das leituras, indicando a tendência a ser adquirida com o envelhecimento do coque, de se agregar em uma grande estrutura carbonácea de baixa resistividade elétrica. Alternativamente, para confirmar, mediu-se a resistência elétrica em amostras de incrustação verdadeiras usando-se as mesmas condições empregadas nos óleos. Os resultados mostraram uma resistividade aproximadamente 50 vezes menor que a dos óleos. Ensaios de craqueamento sucessivos de óleos sobre estas incrustações mantêm praticamente constante a resistência elétrica obtida como leitura, confirmando que o aumento da condutividade se deve mais ao envelhecimento e cimentação dos grânulos de coque do que o crescimento da incrustação. Os ensaios também mostraram que uma vez que a incrustação adquire uma resistividade elétrica menor que a do óleo, o sinal torna-se mais representativo da incrustação. O sinal então, se associado a um método de ajuste adequado, fornece a velocidade de crescimento da camada incrustada que pode ser usada como parâmetro de controle ao processo industrial para minimizar o problema da incrustação pelo coque. / The coke fouling is a serious problem in the oil industry, mainly in equipment operating at high temperatures. This work presents a study to demonstrate the possibility of using the inlay of the coke as a transducer element to form a resistive sensor type, to provide an electrical signal representative of the growth and aging of the local self inlay. In order to demonstrate this, two categories of experiments have been carried out with two heavy oils fractions and two samples of real fouling coke incrustation originated by these oils in the industry. The experiments show good results, but also indicate that the signal combines both oil and incrustations conductivity. The coke produced during the experiment haad non-adherent loose granules that were electrically disconnected between them. It was verified that the signal obtained during the batch controlled thermal cracking shows three distinct regions: at first, the material reacts within a first-order kinetic rate; at the intermediate region, fluid separation happens in two liquid phases and, finally, at the third region, solid coke deposition occurs, though immersed in a high electric resistivity oil, providing a much higher signal than the initial value presented by the oil. However, sucessive thermal cracking on the initial bed of coke showed progressive reductions in the values of the readings, indicating the tendency to be acquired by the aging of coke, to aggregate in a large structure of carbonaceous material with low electrical resistivity. Alternatively, to confirm, was measured the electrical resistance in samples of real inlay using the same conditions employed in the oils. These have showed a resistivity approximately 50 times smaller than the one for the oils. Testing of sucessive oil cracking on these inlays remain practically constant the electric resistance obtained as reading, confirming that the increase in conductivity is due more to the aging and cementation of grains of coke than the growth of the inlay itself. The tests also showed that once the encrustation acquires a resistivity lower than of the oil, the signal becomes more meaningful and representative of the inlay. The signal, if is associated with an appropriate adjustment method, give the rate of growth of the embedded layer that can be used as a control parameter for the industrial process to minimize the problem of fouling by coke.

Medidas de resistividade elétrica, magnetorresistência e efeito Hall em amostras de grafite modificadas por implantação iônica são apresentadas e discutidas nesta Tese. As experiências de resistividade foram realizadas em função da temperatura com corrente aplicada paralelamente aos planos de grafeno. Medidas de magneto-transporte, na orientação planar, foram realizadas no limite de baixas temperaturas, em campos magnéticos de amplitude – 9 T < B < 9 T aplicados perpendicularmente aos planos de grafeno. Amostras de grafite de diferentes origens foram estudadas. Em conformidade com o fornecedor, tais amostras são eventualmente denominadas GW, ZYA, SPi-I, Kish e Natural. As três primeiras são grafites pirolíticas altamente orientadas (HOPG) e as duas últimas são monocristalinas. Nestas amostras foram feitas implantações com Al, P, Na, Ga e As em até três fluências distintas. Na primeira etapa deste trabalho, foram implantados, em diferentes amostras de grafite SPi-I, íons de alumínio, fósforo e sódio. Diferentes fluências foram empregadas. Medidas de magneto-transporte foram realizadas nesta etapa em cinco temperaturas fixas: T = 2 K, 4 K, 8 K, 12 K e 25 K. Na segunda etapa do trabalho, amostras de todas as grafites foram submetidas à implantação de Ga e As. As medidas de magneto-transporte foram executadas nas temperaturas fixas de T = 2 K, 3 K, 5 K, 7 K e 10 K. Oscilações de Shubnikov-de Haas (SdH) foram observadas tanto nas medidas de magnetorresistência quanto nas medidas de resistividade Hall. Análises desses resultados por meio de transformações de Fourier levaram à obtenção das frequências fundamentais de oscilação e das massas efetivas para elétrons e lacunas tanto no estado puro quanto nos estados implantados de todas as amostras investigadas. As oscilações SdH observadas não revelam efeitos notáveis produzidos por implantação em nenhum dos casos investigados. Medidas de resistividade Hall mostraram variações significativas por efeito de implantação nas amostras: (i) SPi-I irradiadas com Al e P, (ii) GW irradiadas com Ga e As e (iii) Grafite Natural irradiada com As. Em baixos campos magnéticos, efeitos sistemáticos foram observados na resistividade Hall da grafite SPi-I implantada com Al e da grafite GW implantada com As. Para interpretação destes resultados foi proposto um modelo de condução por duas correntes em que a implantação modifica as mobilidades de elétrons e lacunas. A resistividade Hall das amostras GW e ZYA mostra uma reversão de sinal, passando de negativa para positiva em altos campos aplicados. / An experimental study of electrical resistivity, magnetoresistance and Hall Effect in graphite samples modified by ionic implantation is presented in this Thesis. The resistivity measurements were carried out as a function of the temperature with current applied parallel to the graphene sheets. The magneto transport measurements were performed at low temperatures in magnetic fields in the interval -9 T < B < 9 T applied perpendicular to the graphene sheets. Graphite samples from different sources were studied. In accordance to the supplier, these samples are named GW, ZYA, SPi-I, Kish and Natural. The first three samples are highly oriented pyrolytic graphites (HOPG) and the last ones are monocrystaline. In these samples were carried out implantations with Al, P, Na, Ga and As in three different fluences at most. In the first part of this study, aluminum, phosphorous and sodium were implanted in SPi-I graphite samples. Magneto transport measurements were then performed at five fixed temperature, T = 2 K, 4 K, 8 K, 12 K e 25 K. In the second part, the HOPG, Kish and Natural graphite samples were investigated. All of them were submitted to Ga and As implantation. Magnetotransport experiments were carried out in five fixed temperatures, T = 2 K, 3 K, 5 K, 7 K e 10 K. Shubnikov-de Haas oscillations (SdH) were observed in the magnetoresistance as well as in Hall resistivity measurements. Results were analyzed using fast Fourier Transform. Quantum fundamental frequencies and effective masses for electrons and holes were obtained in the pure and implanted states of all investigated samples. The SdH oscillations didn’t reveal significant effects from implantation in all investigated samples. Hall resistivity measurements showed a significative variation upon irradiation in: (i) SPi-I graphite irradiated with Al and P, (ii) GW samples irradiated with Ga and As and (iii) Natural graphite irradiated with As. Systematic effects could be seen in the low field Hall resistivity of SPi-I graphite irradiated with Al and GW irradiated with As. These results were described by a simple twoband model where implantation modifies the electron and hole mobilities. The Hall resistivity of the HOPG GW and ZYA samples revealed a signal reversal in high applied fields.

Medidas de resistividade elétrica, magnetorresistência e efeito Hall em amostras de grafite modificadas por implantação iônica são apresentadas e discutidas nesta Tese. As experiências de resistividade foram realizadas em função da temperatura com corrente aplicada paralelamente aos planos de grafeno. Medidas de magneto-transporte, na orientação planar, foram realizadas no limite de baixas temperaturas, em campos magnéticos de amplitude – 9 T < B < 9 T aplicados perpendicularmente aos planos de grafeno. Amostras de grafite de diferentes origens foram estudadas. Em conformidade com o fornecedor, tais amostras são eventualmente denominadas GW, ZYA, SPi-I, Kish e Natural. As três primeiras são grafites pirolíticas altamente orientadas (HOPG) e as duas últimas são monocristalinas. Nestas amostras foram feitas implantações com Al, P, Na, Ga e As em até três fluências distintas. Na primeira etapa deste trabalho, foram implantados, em diferentes amostras de grafite SPi-I, íons de alumínio, fósforo e sódio. Diferentes fluências foram empregadas. Medidas de magneto-transporte foram realizadas nesta etapa em cinco temperaturas fixas: T = 2 K, 4 K, 8 K, 12 K e 25 K. Na segunda etapa do trabalho, amostras de todas as grafites foram submetidas à implantação de Ga e As. As medidas de magneto-transporte foram executadas nas temperaturas fixas de T = 2 K, 3 K, 5 K, 7 K e 10 K. Oscilações de Shubnikov-de Haas (SdH) foram observadas tanto nas medidas de magnetorresistência quanto nas medidas de resistividade Hall. Análises desses resultados por meio de transformações de Fourier levaram à obtenção das frequências fundamentais de oscilação e das massas efetivas para elétrons e lacunas tanto no estado puro quanto nos estados implantados de todas as amostras investigadas. As oscilações SdH observadas não revelam efeitos notáveis produzidos por implantação em nenhum dos casos investigados. Medidas de resistividade Hall mostraram variações significativas por efeito de implantação nas amostras: (i) SPi-I irradiadas com Al e P, (ii) GW irradiadas com Ga e As e (iii) Grafite Natural irradiada com As. Em baixos campos magnéticos, efeitos sistemáticos foram observados na resistividade Hall da grafite SPi-I implantada com Al e da grafite GW implantada com As. Para interpretação destes resultados foi proposto um modelo de condução por duas correntes em que a implantação modifica as mobilidades de elétrons e lacunas. A resistividade Hall das amostras GW e ZYA mostra uma reversão de sinal, passando de negativa para positiva em altos campos aplicados. / An experimental study of electrical resistivity, magnetoresistance and Hall Effect in graphite samples modified by ionic implantation is presented in this Thesis. The resistivity measurements were carried out as a function of the temperature with current applied parallel to the graphene sheets. The magneto transport measurements were performed at low temperatures in magnetic fields in the interval -9 T < B < 9 T applied perpendicular to the graphene sheets. Graphite samples from different sources were studied. In accordance to the supplier, these samples are named GW, ZYA, SPi-I, Kish and Natural. The first three samples are highly oriented pyrolytic graphites (HOPG) and the last ones are monocrystaline. In these samples were carried out implantations with Al, P, Na, Ga and As in three different fluences at most. In the first part of this study, aluminum, phosphorous and sodium were implanted in SPi-I graphite samples. Magneto transport measurements were then performed at five fixed temperature, T = 2 K, 4 K, 8 K, 12 K e 25 K. In the second part, the HOPG, Kish and Natural graphite samples were investigated. All of them were submitted to Ga and As implantation. Magnetotransport experiments were carried out in five fixed temperatures, T = 2 K, 3 K, 5 K, 7 K e 10 K. Shubnikov-de Haas oscillations (SdH) were observed in the magnetoresistance as well as in Hall resistivity measurements. Results were analyzed using fast Fourier Transform. Quantum fundamental frequencies and effective masses for electrons and holes were obtained in the pure and implanted states of all investigated samples. The SdH oscillations didn’t reveal significant effects from implantation in all investigated samples. Hall resistivity measurements showed a significative variation upon irradiation in: (i) SPi-I graphite irradiated with Al and P, (ii) GW samples irradiated with Ga and As and (iii) Natural graphite irradiated with As. Systematic effects could be seen in the low field Hall resistivity of SPi-I graphite irradiated with Al and GW irradiated with As. These results were described by a simple twoband model where implantation modifies the electron and hole mobilities. The Hall resistivity of the HOPG GW and ZYA samples revealed a signal reversal in high applied fields.

Os aços ferrítico-martensíticos de atividade radioativa reduzida (RAFM, do inglês \"Reduced Activation Ferritic Martensitic\"), são um dos principais candidatos a materiais estruturais para os futuros reatores de fusão nuclear ITER (acrônimo de \"International Thermonuclear Experimental Reactor\") e DEMO (futuro reator de fusão nuclear de demonstração nas quais os materiais utilizados para sua construção dependem dos resultados obtidos no reator experimental ITER, cujo início das operações é previsto para 2020). A designação Eurofer-97 corresponde a um aço RAFM desenvolvido pela União Européia com composição nominal 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (% em peso) visando aplicações no reator ITER. O material para esse estudo foi cedido pelo KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Alemanha), após laminação a quente e revenimento em 760ºC. Em seguida, o material foi laminado a frio (redução de 80%) e tratado em duas diferentes temperaturas no campo austenítico (1050º e 1150ºC) por 30 min, seguido de resfriamento ao ar. Após o tratamento térmico de têmpera, o material foi submetido a diversos revenimentos por 2 h cada em diversas temperaturas até 800ºC. As amostras obtidas foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, magnetização e resistividade elétrica. Simulações termodinâmicas foram também realizadas para a previsão das fases presentes no material em função da temperatura. Para revenimentos em ? 500oC ocorreu um ligeiro aumento na microdureza do aço Eurofer-97, seguido por um amolecimento significativo do material para revenimentos realizados em mais altas temperaturas. A mesma tendência foi observada para a resistividade elétrica. O campo coercivo também apresentou uma forte queda para revenimentos realizados em temperaturas maiores que ?550oC. Esses resultados indicaram que o início da precipitação de nitretos e carbonetos no aço Eurofer-97 ocorre por volta de 500oC. Para revenimentos em temperaturas mais amenas o campo coercivo e a resistividade elétrica se mostraram mais sensíveis às mudanças microestruturais do material do que as medidas de microdureza. / Reduced-activation ferritic-martensitic (RAFM) steels are promising candidates as structural materials in future fusion power plants as ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) and DEMO (nuclear fusion power plant that is intended to build upon the expected success of the ITER, which is expected becomes operational in 2020). The Eurofer-97 is a RAFM steel developed by the European Union with nominal composition 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (wt.%). The material for this study was supplied by KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Germany), after hot rolling followed by tempering at 760oC. Next the Eurofer-97 steel was cold rolled (80% reduction) and treated in two different temperatures in the austenitic field (1050º and 1150ºC) by 30 min, followed by air cooling. After quenching the material was tempered for 2 h at several temperatures up to 800ºC. The samples were characterized using scanning electron microscopy, microhardness tests, magnetization and electrical resistivity measurements. Thermodynamical simulations were also performed in order to predict the temperature dependence of the equilibrium phases in the material. For tempering at ?500oC it was observed a slightly increase in the microhardness of the Eurofer-97 steel, followed by pronounced softening for tempering performed at higher temperatures. The same trend was observed for the electrical resistivity. The coercive field also shown a strong decrease for tempering performed at higher temperatures than ?550oC. These results suggested that the beginning of nitrates and carbonates precipitation occurs around 500oC. For tempering performed in mild temperatures the coercive field and electrical resistivity are more sensitive than microhardness measurements to detect the microstructural changes in the investigated material.

A cidade de Palmas-TO é uma das inúmeras cidades de médio porte que apresentam um ritmo de crescimento maior que a média nacional, provocando simultaneamente desenvolvimento econômico e problemas urbanos com a falta de planejamento. O desenvolvimento de modelos geotécnicos pode contribuir para solucionar esses problemas. Os bancos de dados de sondagem à percussão SPT fornecem informações valiosas do subsolo e, quando tratadas em ambiente computacional com o uso de técnicas de geoestatística e ferramentas de interpolação, permitem gerar modelos bi e tridimensionais que colaborem para o entendimento geotécnico local. Entretanto, a escassez e a dificuldade de reunir dados dessa natureza podem impedir que os mesmos sejam elaborados a tempo. Nesse contexto, métodos geofísicos como a resistividade elétrica podem colaborar com a aquisição de informações de maneira mais rápida e barata, atuando na orientação de investigações diretas ou mesmo na expansão das informações já disponíveis por meio de correlações entre propriedades geoelétricas e os tipos de solos presentes na região. Este trabalho identifica os principais tipos de solos encontrados na cidade de Palmas-TO relacionando-os com intervalos característicos de resistividade elétrica a partir de campanhas de ensaios de laboratório, permitindo realizar interpretações geotécnicas de seções geoelétricas obtidas em campo. Paralelamente são elaborados modelos geotécnicos de tipos de solos, nível freático e valores NSPT, de onde são extraídos perfis estratigráficos que, comparados com aqueles gerados a partir da geofísica, mostram como ambos podem se complementar na aquisição de dados geotécnicos. Como resultados, verificam-se que os solos classificados como saprólitos, encontrados na área de estudo, apresentam valores de resistividade elétrica entre 100 Ω.m e 1.000 Ω.m, os solos argilosos apresentam valores entre 100 Ω.m e 6.000 Ω.m, os solos siltosos apresentam valores entre 1.000 Ω.m e 30.000 Ω.m e os solos arenosos apresentam valores entre 10.000 Ω.m e 150.000 Ω.m. Em relação às características geotécnicas, observam-se que a camada impenetrável ao SPT se encontra, em média, abaixo dos 10 m de profundidade, com o lençol freático, em média, a 5 m de profundidade. / The city of Palmas, Tocantins, is one of numerous medium-sized cities that present a growth rate which is higher than the national average, simultaneously stimulating both economic development and urban problems due to the lack of planning. The development of geotechnical models can contribute to solving these problems. Databases of Standard Penetration Test (SPT) drilling offer valuable underground information and, when treated in a computational environment with the use of geo-statistical techniques and interpolation tools, allow the generation of bi- and tridimensional models that help local geotechnical understanding. However, the scarcity and difficult collection of data of this nature can limit their expansion over time. In this context, geophysical methods such as electro-resistivity can collaborate with the acquisition of information in a cheaper and faster way, acting in the orientation of direct investigations or even in the expansion of information already available through correlations between geo-electric properties and the types of soil present in the region. This paper identifies the main types of soil found in the city of Palmas, Tocantins, linking them to typical ranges of electrical resistivity from laboratory testing, allowing the geotechnical interpretation of geo-electric sections acquired in the field. Alongside this, geotechnical models of soil types, groundwater level and NSPT values are developed, from which stratigraphic profiles are extracted which, when compared with those generated from geophysics, show how both models can complement each other in the acquisition of geotechnical data. As results, it is verified that soils classified as saprolites, found in the study area, present values of electrical resistivity between 100 Ω.m and 1.000 Ω.m, clayey soils present values between 100 Ω.m and 6.000 Ω.m, silty soils have values between 1.000 Ω.m and 30.000 Ω.m and sandy soils show values between 10.000 Ω.m and 150.000 Ω.m. In relation to the geotechnical characteristics, it is observed that the refusal surface to the SPT is, on average, below 10 m depth, with the groundwater level, on average, 5 m deep.

O desenvolvimento de novos materiais mais leves e superiores aos existentes tem sido destaque tecnológico pelas inovações que vem sendo implementadas no segmento aeronáutico e espacial. A grande variedade de materiais derivados de carbono, incluindo a grafite expandida, são utilizados em muitas aplicações da ciência, tecnologia e indústria. Este tipo de grafite oriunda da grafite natural possui a capacidade de conformação sem adição de qualquer tipo de ligante produzindo assim um material sólido e coeso com baixa massa específica. Este trabalho visa a confecção de placas obtidas por compactação de grafite expandida e a caracterização das mesmas. As caracterizações feitas do material resultante são: massa específica, resistividade elétrica e condutividade térmica. A pressão aplicada determina a massa específica aparente do material produzido, a correlação entre estas variáveis foi definida experimentalmente. O tratamento térmico dos compostos de grafite intercalada (CGIs) também foi estudado e foram determinados os valores adequados das variáveis de processo para este tratamento. Dados das propriedades intrínsecas dos materiais obtidos por compactação de grafite expandida, como por exemplo resistividade elétrica e condutividade térmica, são basicamente relatados em patentes publicadas e os dados são limitados as propriedades da aplicação para a qual o material foi desenvolvido. Diante disso a pesquisa de caracterização térmica e elétrica assim como a confecção de placas obtidas por compactação de grafite expandida se faz necessária.

Diferentes estudos abordam a durabilidade das estruturas de concreto, fundamentados em modelos que simulam os mecanismos de penetração dos cloretos no concreto. Apesar de grande parte desses modelos ser baseada na determinação de um coeficiente de difusão dos cloretos, a Resistividade Elétrica Superficial (RES) do concreto também pode ser considerada como importante para o mecanismo de penetração desses íons. Diferentemente do coeficiente de difusão, a RES do concreto pode ser monitorada com o tempo através de um método de ensaio não destrutivo, por meio de uma técnica de baixo custo e fácil execução. A utilização da RES como parâmetro de modelo de vida útil é um tema ainda em discussão na comunidade científica, com destaque para o modelo de Andrade (2004). No entanto, o modelo citado apresenta parâmetros que ainda não foram completamente gerados para as características do concreto utilizado no Brasil. Dessa forma, o objetivo principal do presente estudo é ajustar tal modelo para a realidade de dimensionamento de concreto encontrada no Brasil, determinando as variáveis relativas ao fator de reação dos cloretos (rCl) e ao fator de idade do concreto (q) para diferentes amostras. Para tal, foram moldados corpos de prova de concreto com diferentes dosagens, que posteriormente foram submetidos a ensaios de laboratório. Os resultados mostraram que rCl varia entre 1,3 a 4,0; e q varia entre 0,297 a 0,785, dependendo principalmente do tipo de cimento utilizado. O estudo também permitiu propor dados de RES mínimos necessários para alcançar determinada vida útil (50 ou 100 anos, por exemplo), dependendo do cobrimento escolhido e da classe de exposição ao qual a estrutura de concreto armado estará sujeita, contribuindo, dessa forma, para o estudo do dimensionamento do concreto a partir de dados de RES.

Compósitos de Carbono Reforçado com Fibras de Carbono (CRFC) pertencem à classe de materiais termoestruturais e são utilizados em aplicações de demanda termomecânica extrema. A título de exemplo pode-se mencionar o uso desses materiais em sistemas de proteção térmica de componentes aeroespaciais. O processamento desses compósitos envolve rotas em fase líquida e fase gasosa. Em ambas as rotas o uso de ciclos de tratamento térmico resulta em mudanças na morfologia, microestrutura e propriedades termomecânicas, que podem ser monitoradas por resistividade elétrica. A resistividade elétrica é ferramenta bastante utilizada no monitoramento de processos industriais e controle de qualidade de materiais, mas pouco explorada para compósitos CRFC. Neste trabalho, o processamento dos compósitos CRFC foi monitorado por medidas de resistividade elétrica em corrente contínua, por amostragem, em diferentes níveis de temperatura de tratamento térmico (Processo Isotérmico), e em tempo real (Processo Dinâmico). As medidas foram realizadas a partir da temperatura ambiente até 1000oC, faixa crítica de mudança micro estrutural e morfológica durante o processamento do compósito CRFC. Fitas unidirecionais (UD) e bidirecionais (2D) de fibras de carbono, obtidos de fibras de poliacrilonitrila (PAN) e fibras de Rayon, foram utilizados como reforço na manufatura dos compósitos. Uma preforma tri-direcional (3D) também foi utilizada nos experimentos. A matriz precursora de carbono utilizada foi a resina fenólica. A resistividade elétrica de compósitos é função da direção de orientação de fibras de carbono. As medidas de resistividade elétrica foram efetuadas em temperatura ambiente, pelos métodos de duas pontas e de quatro pontas, para os materiais obtidos em processo isotérmico. Medidas dinâmicas foram também obtidas pelos métodos de duas pontas e de quatro pontas para efeito de controle de processo em tempo real. Nos compósitos (3D) (preforma) foram realizadas somente medidas dinâmicas, por ambos os métodos. Embora ocorra aumento no volume de poros, durante tratamento térmico dos compósitos, que impede a passagem de corrente elétrica no material, em ambas as medidas (isotérmicas e dinâmicas) a resistividade elétrica dos compósitos 2D e 3D reduz à medida que a temperatura atinge 1000 oC, como resultado da transformação do material isolante (resina fenólica) em matriz condutora (carbono vítreo). As diferenças nos valores de resistividade elétrica nos compósitos 2D e 3D refletem a dependência do tipo de fibras de carbono e fração em volume de fibras utilizadas na manufatura dos compósitos, bem como a temperatura de tratamento térmico.

Esta Tese consiste num estudo experimental de propriedades de transporte elétrico em amostras do sistema BaFe2−xTMxAs2 (Ba122), onde TM representa um metal de transição. Os elementos que foram utilizados como substituintes foram TM = Mn, Co, Cu e Ni. Estes compostos, genericamente denominados de ferro-pnictídeos, apresentam estado fundamental com ordenamento antiferromagnético do tipo onda de densidade de spin, ou supercondutor, ou ainda um estado de coexistência entre estes dois. Neste trabalho, as propriedades de maior interesse são a resistividade elétrica, a magnetorresistência e o efeito Hall. Aqui, essas propriedades são cuidadosamente estudadas com o objetivo de contribuir para o entendimento dos principais mecanismos de espalhamento eletrônico, na presença de campo magnético externo, nos compostos da família Ba122. Para isso, medidas sistemáticas das componentes longitudinal e transversal da resistividade elétrica em função da temperatura e do campo magnético foram realizadas em todas as amostras. A influência das substituições químicas e a desordem estrutural no transporte de carga também é investigada. Na análise dos resultados, ênfase é dada aos efeitos relacionados ao ordenamento magnético. A interpretação dos resultados experimentais obtidos toma por base efeitos de condução por duas bandas eletrônicas, uma do tipo elétron e outra do tipo lacuna, e contribuições devidas ao espalhamento dos portadores de carga por excitações de origem magnética. Mostra-se que tais termos são importantes para o entendimento do comportamento da magnetorresistência e do coeficiente de Hall com a temperatura e com o campo magnético na fase magneticamente ordenada dos sistemas estudados. / This Thesis reports on electric transport measurements in several single-crystal samples of the BaFe2−xTMxAs2 (Ba122) system, where TM is a transition metal. The elements used in substitution to the Fe atoms are TM = Mn, Co, Cu and Ni. When TM = Co or Ni, samples with different concentrations of the substituting element are investigated. Electrical resistivity, magnetoresistance and Hall effect experiments were carried out between 2 and 300 K, under magnetic field varying between 0 and 9 T. These properties are studied to shed light on the electronic scattering mechanisms relevant to these compounds. We are also interested in the role of the chemical substitutions and the effects of structural disorder in these properties. One important result of this Thesis is that the magnetoresistance is very small in the paramagnetic phase of the studied materiais, whereas its magnitude increases substantially in the magnetically ordered phase. Consistently, the Hall coefficient is also small in the paramagnetic state, and its magnitude becomes appreciable and strongly temperature dependent in the magnetically ordered phase. We observe that, for the same values of field and temperature, the magnetoresistance is higher in samples with higher magnetic transition temperatures. On the other hand, samples where a large fraction of the Fe atoms were substituted show a smaller magnetoresistance. This result is independent of the valence of the substituting atom and can also be observed in pure samples which show some structural disorder in the conducting layers. Results for a sample where 75 % of the Fe atoms are substituted by Cu atoms, which does not undergo a magnetic transition, show that, the magnetoresistance and the Hall coefficient remain small in the whole temperature interval investigated. This fact indicates that the characteristic behavior of these two properties in low temperatures is intrinsically related to the magnetic ordering. In order to explain the magnetoresistance and the Hall effect in the paramagnetic as well as in the magnetically ordered phase of the iron-pnictides of the Ba122 family, we suggest that, not only the multiple band character of the electronic structure is important, but contributions related to scattering by magnetic excitations should be properly considered. These contributions are in fact, the responsible for the overall behavior of the magnetoresistance and Hall effect inside the magnetically ordered phase of these compounds. In this aspect, the proposed interpretation for the magneto-transport properties of the Ba122 iron-pnictides contrasts with the description most commonly found in the literature, where effects coming from the Fermi surface morphology are supposed to play the dominant role.