O emprego de TiO2, na qualidade de semicondutor mais comumente utilizado em fotocatálise heterogênea adquire relevância, devido à sua eficiência na decomposição de poluentes da água, do ar, bactérias, células cancerígenas e na degradação de compostos orgânicos tóxicos. Este trabalho investigou a correlação entre as propriedades fotocrômicas e fotocatalíticas de fibras e dos filmes de TiO2, e de TiO2 dopados com H2WO4 e Na2WO4.2H2O. Para a síntese de fibras por electrospinning os reagentes utilizados foram: ácido acético glacial, propóxido de titânio, polivinilpirrolidona 10%, ácido túngstico e tungstato de sódio di hidratado. As fibras obtidas foram tratadas termicamente entre 650 ºC e 800 ºC, com patamar de 1 hora e taxa de aquecimento de 1,4 °C/min. Para obtenção dos filmes por spin-coater foram peparadas soluções contendo: 0,25 g de fibras tratadas entre 650 ºC e 800 ºC, etanol anidro, acetilacetona, Triton X-100 e polivinilbitiral. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), análise termogravimétrica (TGA) e termo-diferencial (ATD), espectroscopia de reflectância difusa (ERD), perfilometria, teoria Brunnauer Emmet e Teller (BET), ensaios de degradação de 125 mL de uma solução 20 ppm do corante alaranjado de metila e colorimetria através do sistema CIELa*b*. Os melhores resultados foram obtidos com as amostras deTiO2∕Na2WO4.2H2O. Estas amostras foram mais eficientes na mineralização do corante alaranjado de metila, pois 3 das 4 amostras sintetizadas degradaram aproximadamente 100% do corante e simultaneamente expressaram os maiores valores de reflectância, possivelmente devido a existência de uma sincronização entre as características químicas e físicas destes óxidos e a formação de defeitos pontuais (vacâncias) que ocupam posições atômicas de rede. / The use of TiO2 as the most commonly used semiconductor in heterogeneous photocatalysis becomes relevant because of its efficiency in the decomposition of pollutants from water, air, bacteria, cancer cells and the degradation of toxic organic compounds. This work investigated the correlation between the photocatalytic and photocatalytic properties of TiO2 and TiO2 fibers and TiO2 doped with H2WO4 and Na2WO4.2H2O. For the synthesis of fibers by electrospinning the reagents used were: glacial acetic acid, titanium propoxide, 10% polyvinylpyrrolidone, tungstic acid and sodium tungstate dihydrate. The obtained fibers were heat treated between 650 °C and 800 °C, with a 1 hour threshold and a heating rate of 1.4 °C/min. To obtain the films by spin-coater were prepared solutions containing: 0.25 g of treated fibers between 650 ºC and 800 ºC, anhydrous ethanol, acetylacetone, Triton X-100 and polyvinylbutyral. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM), thermogravimetric (TGA) and thermo-differential analysis (DTA), diffuse reflectance spectroscopy (ERD), profilometry, Brunnauer Emmet and Teller (BET) theory, 125 ml degradation assays of a 20 ppm solution of methyl orange dye and colorimetry through the system CIELa*b*. The best results were obtained with TiO2/Na2WO4.2H2O samples. These samples were more efficient in the methyl orange dye mineralization, since 3 of the 4 synthesized samples degraded approximately 100% of the dye and simultaneously expressed the highest values of reflectance, possibly due to the existence of a synchronization between the chemical and physical characteristics of these oxides and the formation of point defects (vacancies) that occupy atomic network positions.

Os aços inoxidáveis austeníticos com adição de Mo têm sido a grande estratégia para se enfrentar a corrosão por ácidos naftênicos provenientes dos petróleos pesados durante a etapa de destilação atmosférica e a vácuo nas refinarias brasileiras e do exterior. Os óleos pesados com elevado Índice de Acidez Total (IAT) têm sido chamados de "óleos de oportunidade" e, devido ao diferencial de baixo preço, seu mercado tem crescido continuamente. Dentro deste contexto, este trabalho esta voltado para a seleção e caracterização dos melhores metais de adição para a soldagem dos tubos de aço inoxidável austenítico ASTM A 312 TP 317L para a unidade de destilação da Refinaria Henrique Lage. A primeira etapa do trabalho foi a soldagem seis Peças de Teste, identificadas de PT-01 a PT-06, em condições de campo, com a utilização de cinco metais de adição diferentes, variando principalmente no teor de Mo. A partir dessas peças de teste, foram retirados corpos-de-prova para ensaios mecânicos, metalográficos e corrosão correlacionados com metais de adição. Os primeiros resultados mostram que os metais de adição de mesma composição dos tubos resultam em menor energia de impacto absorvida pelas juntas soldadas, da ordem de 70%, em comparação ao metal de base. Os melhores resultados foram obtidos com a utilização de metais de adição com maiores teores de elementos de liga e ou com adição de N.

Este trabalho apresenta os resultados da síntese e caracterização de nanoestruturas de óxido de tungstênio (WO3) obtidos por via ultrassônica em meio não aquoso. Esta técnica tem como vantagens o uso de pouco material e o tempo empregado. A caracterização das nanoestruturas foi realizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Microscopia Eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e no infravermelho, termogravimetria e difração de raios-X. A imobilização das nanoestruturas foi realizada em substratos condutores transparentes (ITO) por automontagem camadas por camadas (LbL) e deposição eletroforética (EPD). Foram efetuadas caracterizações eletroquímicas e espectroeletroquímicas com medidas in situ usando UV-Vis. Os resultados eletrocrômicos demostraram a estrutura nanométrica dos filmes obtidos, com parâmetros eletrocrômicos como contraste óptico, tempo de resposta e eficiência eletrocrômica típicos de sistemas nanoestruturados. Alguns aspectos relacionados com o uso de um líquido iônico prótico (PIL) foram mostrados, conferindo melhora na durabilidade dos filmes em relação ao eletrólito H2SO4 1,0 mol L-1. Com o objetivo de modular e incrementar a coloração dos filmes de WO3, foi preparado um viológeno para imobilização superficial através de um grupo ancorador. Os filmes modificados foram investigados por espectroeletroquímica e coordenadas de cor. As coordenadas de cromaticidade foram obtidas por um colorímetro virtual baseado na convenção CIE 1931, dados de cromaticidade para as reações eletrocrômicas dos filmes de WO3 modificado são mostrados em espaços de cor. / The present work describes the synthesis and characterization of WO3 nanoplates in a non-aqueous solvent using ultrasonic irradiation process. This method presents some advantages such as the small amount of reactants and time consumed. WO3 nanoplates have been characterized by TEM and SEM microscopies, Raman and Infrared spectroscopies, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The nanostructured nanoplates were immobilized by electrostatic layer by layer and Electrophoretic Deposition (EPD) processes onto ITO substrates. Spectroelectrochemical experiments were carried out showing electrochromic performance of the WO3 films such as optical density, response time and chromatic efficiency in a typical way for nanostructured films of WO3. The results using a protic ionic liquid (PIL) as electrolyte, instead of H2SO4, showed improvement in cyclic durability. Cyclic voltammograms were combined with transmittance measurements for all films that undergo typical reversible electrochromic reaction. In order to modulate and improve the colorimetric changes, viologen molecules were prepared with an anchoring group for modifying the surface by the chemisorption of a monolayer. WO3 films with viologen monolayer were investigated using Spectroelectrochemical and color coordinates analysis. A virtual colorimeter was applied for the accurate calculation of CIE 1931 xy color coordinates investigation during the electrochromic reaction of modified films.

Este trabalho apresenta os resultados da síntese e caracterização de nanoestruturas de óxido de tungstênio (WO3) obtidos por via ultrassônica em meio não aquoso. Esta técnica tem como vantagens o uso de pouco material e o tempo empregado. A caracterização das nanoestruturas foi realizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Microscopia Eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e no infravermelho, termogravimetria e difração de raios-X. A imobilização das nanoestruturas foi realizada em substratos condutores transparentes (ITO) por automontagem camadas por camadas (LbL) e deposição eletroforética (EPD). Foram efetuadas caracterizações eletroquímicas e espectroeletroquímicas com medidas in situ usando UV-Vis. Os resultados eletrocrômicos demostraram a estrutura nanométrica dos filmes obtidos, com parâmetros eletrocrômicos como contraste óptico, tempo de resposta e eficiência eletrocrômica típicos de sistemas nanoestruturados. Alguns aspectos relacionados com o uso de um líquido iônico prótico (PIL) foram mostrados, conferindo melhora na durabilidade dos filmes em relação ao eletrólito H2SO4 1,0 mol L-1. Com o objetivo de modular e incrementar a coloração dos filmes de WO3, foi preparado um viológeno para imobilização superficial através de um grupo ancorador. Os filmes modificados foram investigados por espectroeletroquímica e coordenadas de cor. As coordenadas de cromaticidade foram obtidas por um colorímetro virtual baseado na convenção CIE 1931, dados de cromaticidade para as reações eletrocrômicas dos filmes de WO3 modificado são mostrados em espaços de cor. / The present work describes the synthesis and characterization of WO3 nanoplates in a non-aqueous solvent using ultrasonic irradiation process. This method presents some advantages such as the small amount of reactants and time consumed. WO3 nanoplates have been characterized by TEM and SEM microscopies, Raman and Infrared spectroscopies, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The nanostructured nanoplates were immobilized by electrostatic layer by layer and Electrophoretic Deposition (EPD) processes onto ITO substrates. Spectroelectrochemical experiments were carried out showing electrochromic performance of the WO3 films such as optical density, response time and chromatic efficiency in a typical way for nanostructured films of WO3. The results using a protic ionic liquid (PIL) as electrolyte, instead of H2SO4, showed improvement in cyclic durability. Cyclic voltammograms were combined with transmittance measurements for all films that undergo typical reversible electrochromic reaction. In order to modulate and improve the colorimetric changes, viologen molecules were prepared with an anchoring group for modifying the surface by the chemisorption of a monolayer. WO3 films with viologen monolayer were investigated using Spectroelectrochemical and color coordinates analysis. A virtual colorimeter was applied for the accurate calculation of CIE 1931 xy color coordinates investigation during the electrochromic reaction of modified films.

Vidros dopados com íons terras-raras trivalentes TR3+, são materiais importantes devido a suas potenciais aplicações tecnológicas como em dispositivos luminescentes e lasers de estado sólido. Os TR3+ possuem níveis de energia eletrônicos que permitem obter emissões desde o ultravioleta até o infravermelho próximo. A classe de vidros tungstênio fosfatos tem sido amplamente estudada devido as suas propriedades incomuns aos vidros fosfato clássicos como, por exemplo, alta estabilidade térmica contra devitrificarão, absorção óptica não linear e efeitos fotocrômicos mediante irradiação. Neste trabalho, foram estudados vidros tungstênio fosfato dopados com os íons Nd3+, Tb3+ e co-dopados com os íons Er3+ e Yb3+, no sistema composicional 90NaPO3-10WO3 + x%Nd2O3 (x = 0,25; 0,5; 1; 3 e 5% em peso em excesso) 90NaPO3 – 10WO3 + y%TbF3 (y = 0,1; 0,5; 1; 3 e 5 em peso em excesso) (90-z-k)NaPO3 – 10WO3 + z%Er2O3 + k%Yb2O3 (z = 0,25; 0,5; e 1 mol%; k = 0 e 2 mol%). As amostras foram obtidas pelo método convencional de fusão e resfriamento e foram caracterizadas por absorção UV-VIS-NIR, fotoluminescência (emissão e excitação), e tempos de vida de estado excitado. Para as amostras dopadas com Nd3+ foram observadas emissões intensas em 1060 nm, os tempos de vida do nível emissor 4F3/2 foram medidos e a eficiência quântica do sistema foi estimada. As amostras dopadas com Tb3+ apresentaram o pico de emissão de maior intensidade em 542 nm, porém para os vidros com baixa concentração de íon dopante, duas transições com intensidades relativas da mesma ordem da transição do verde, correspondentes a emissões em 415 nm e 435 nm, foram observadas e o tempo de vida para estado emissor 5D4 também foi medido. Os vidros co-dopados com Er3+/Yb3+ apresentaram emissões intensas em 522 nm, 545 nm e 658 nm em um processo de conversão ascendente de energia (upconversion) que envolve dois fótons. Os tempos de vida do estado emissor 4I13/2 do Er3+ dessa amostra também foram mensurados. / Glasses and glass-ceramics doped with trivalent earth-rare ions TR3+, are important materials due to their potential technological applications, such as in luminescent devices and solid-state lasers. These ions have electronic energy levels that allow emissions from ultraviolet to infrared. The tungsten phosphate glass class has been extensively studied due to its unusual properties when compared to the classical phosphate glasses, such as high thermal stability against devitrification, nonlinear optical absorption, photochromic effects under visible irradiation, and efficient emission properties of earth-rare ions. In this work, tungsten phosphate glasses doped with Nd3+ and Tb3+ ions. and co-doped with Er3+ and Yb3+ ions, were studied in the compositional system 90NaPO3-10WO3 + x%Nd2O3 (x = 0.25; 0.5; 1; 3 e 5% by weight in excess) 90NaPO3 – 10WO3 + y%TbF3 (y = 0.1; 0.5; 1; 3 e 5 by weight in excess) (90-z-k)NaPO3 – 10WO3 + z%Er2O3 + k%Yb2O3 (z = 0.25; 0.5; e 1 mol%; k = 0 e 2 mol%). The samples were obtained by the conventional melt quenching technique and were characterized by UV-VIS-NIR absorption, photoluminescence (emission and excitation), and excited state lifetime values. For samples doped with Nd3+ intense emissions were observed at 1060 nm, the lifetimes of the 4F3/2 emitting level were measured and the quantum efficiency of the system was estimated. The Tb3+ doped samples presented the highest intensity emission peak at 542 nm, but for the glasses with low dopant ion concentration, two transitions with relative intensities of the same order of the green transition, corresponding to emissions at 415 nm and 435 nm were detected. The lifetime value of the 5D4 emitting state was also measured. The Er3+/Yb3+ co-doped glasses exhibited intense emission at 522 nm, 545 nm and 658 nm in an upconversion process involving two photons, the lifetime of the emitting state 4I13/2 of Er3+ were also measured for these samples.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa, Cap 1 e Cap 2 ate secao 2-2-1-9.pdf: 1005078 bytes, checksum: 68579a03ea37b6d408ea44008ec9ad0f (MD5) Previous issue date: 2010-12-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem o objetivo de avaliar uma possível relação entre as propriedades mecânicas calculadas a partir dos dados de micropenetração instrumentada e o comportamento sob desgaste microabrasivo dos compósitos à base de tungstênio (W) infiltrados por latão, usados em coroas diamantadas utilizadas em sondagem mineral. As amostras dos compósitos de tungstênio foram sinterizadas com combinações de diferentes tamanhos de partículas W e adições de ligas à base de outros elementos, além de adições de abrasivos secundários (SiC). Após a preparação metalográfica, as amostras foram analisadas em um micropenetrador instrumentado com um pen etrador do tipo Vickers. As fases foram penetradas com uma carga de 30 mN, exceto o carbeto de silício, com carga de 250 mN. As curvas geradas a cada penetração permitiram calcular a microdureza e o módulo de elasticidade para cada fase. Estes resultados foram comparados com os coeficientes de desgaste microabrasivo dimensionais obtidos em um trabalho anterior, através de ensaios de microabrasão com lamas abrasivas à base de carbeto de silício, sílica e hematita, efetuados com equipamento do tipo Calowear. Foi observada uma diminuição na microdureza conforme o tamanho dos grãos de tungstênio aumenta. Para a lama abrasiva contendo SiC, uma diminuição no coeficiente de desgaste microabrasivo se seguiu à diminuição na microdureza do tungstênio. O oposto foi observado com a lama de SiO2, enquanto, para a lama de Fe2O3, nenhuma correlação clara foi obtida. Também é importante dizer que o efeito da dureza do latão infiltrado (fase aglutinante) tornou-se mais significativa nos ensaios com as pastas de SiO2 e de Fe2O3. Quando as ligas à base de outros elementos são adicionadas, para o abrasivo SiC, o aumento da plasticidade do latão aumenta o desgaste, porque as deformações plásticas são aumentadas, levando em consideração a relação Habr./Hfase muito alta. A plasticidade da fase W parece não interferir no desgaste. Ocorre o contrário para o abrasivo SiO2. Para ambos os abrasivos, o cobre adicionado aumenta a fração volumétrica de fase macia , proporcionando um desgaste ainda maior. Para o abrasivo Fe2O3, o aumento na plasticidade do latão aumenta o coeficiente de desgaste, pois leva a indentações maiores, ou seja, a maiores deformações plásticas. Dependendo do tipo do abrasivo, os mecanismos observados foram riscamento e rolamento de partículas (múltiplas indentações), além da ocorrência de ambos simultaneamente, embora dissociados / This work intends to evaluate a possible relationship between the mechanical properties calculated from instrumented microindentation data and the microabrasive wear behavior of infiltrated tungsten (W) composites used in impregnated diamond bits for rock drilling. Specimens of brass-infiltrated W composites were sintered with combinations of different W particle sizes, and additions of alloys based on other elements, as well as additions of secondary abrasives. After metallographic preparation, the specimens were analyzed in an instrumented microindenter with a Vickers indenter. All phases were indented with a load of 30 mN, except the silicon carbide, with a load of 250 mN. The indentation curves allowed the calculation of microhardness and Young s modulus for each phase. Those results were compared with dimensional microabrasive wear coefficients obtained in a previous work, by testing microabrasion with abrasive slurries based on silicon carbide, silica and hematite, performed with Calower equipment. It was observed a decrease in microhardness as the tungsten grains size increase. For the SiC abrasive slurry, a decrease in microabrasive wear coefficient followed the decrease in tungsten microhardness. The opposite was observed with the SiO2 slurry, whereas, for the Fe2O3 slurry, no clear correlation was obtained. It is also important to say that the effect of infiltrated brass (binder phase) hardness became more significant in the tests with the SiO2 and Fe2O3 slurries. When the alloys based on other elements are added, to the SiC abrasive, the increase of the brass plasticity increases its wear, because the plastic deformations are increased, taking into account the very high Habr./Hphase relation. The plasticity of the W phase seems not to interfere in wear. The opposite is true for the SiO2 abrasive. For both abrasives, the copper added increases the "soft" phase volumetrical fraction, providing an additional wear. For the Fe2O3 abrasive, the increase in the brass plasticity increases the wear coefficient, since it leads to larger indentations, i. e., to larger plastic deformations. Depending on the abrasive type, the observed mechanisms were grooving and particles rolling (multiple indentations), besides the occurrence of both simultaneously, although, dissociated

Orientador: Marcos Valério Ribeiro / Resumo: Apesar de ser amplamente utilizado em componentes aeroespaciais, o Inconel 718 apresenta algumas características que dificultam a sua usinagem: dureza elevada, resistência em altas temperaturas, forte afinidade para reagir com materiais de ferramentas e baixa condutividade térmica. Além do mais, esta liga possui tendência para a formação da aresta postiça de corte, endurecimento por deformação, assim como efeito abrasivo de carbonetos e fases intermetálicas, que resultam em tensões mecânicas e térmicas elevadas na aresta de corte. A qualidade de acabamento exigido pela indústria, para este material, é de 1,6 µm de rugosidade média (Ra) e 6 µm de rugosidade total (Rt). Sabendo da importância do Inconel 718, assim como da necessidade de conciliar os desafios de usinagem com a qualidade exigida, o objetivo deste trabalho foi encontrar a condição experimental que resulte em melhores resultados de usinagem. Para encontrar a condição ótima, a liga foi usinada utilizando duas ferramentas: experimental de cerâmica – Al2O3 + MgO (perfil S) e comercial de metal duro revestido (perfil C). Com a metodologia de Taguchi foram planejadas duas matrizes experimentais. Para a ferramenta cerâmica, a usinagem ocorreu a seco e nas seguintes condições: avanços de 0,10–0,20–0,30 mm/rev; velocidades de corte de 300–400–500 m/min; profundidades de usinagem de 0,20–0,35–0,50 mm. A ferramenta de metal duro revestido foi utilizada em profundidade fixa de 0,5 mm, nas seguintes condições experimentais: av... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Despite being widely used in aerospace components, the Inconel 718 presents some characteristics that make difficult its machining: high hardness, resistance at high temperatures, strong affinity to react with tools materials and low thermal conductivity. Moreover, this alloy has a tendency to form the built up edge, hardening by deformation, as well as the abrasive effect of carbides and intermetallic phases, which result in high mechanical and thermal tensions in the cutting edge. The surface finishing quality required by the industry, for this material, is 1.6 μm of average roughness (Ra) and 6 μm of total roughness (Rt). Knowing the importance of Inconel 718, as well as the need to combine the machining challenges with the required quality, the objective of this work was to find the experimental condition that results in better machining results. To find the optimal condition, the alloy was machined using two tools: experimental ceramic – Al2O3 + MgO (profile S) and commercial coated tungsten carbide (profile C). With Taguchi methodology, two experimental matrices were planned. For the ceramic tool, the machining occurred in the dry and under the following conditions: feed rates of 0.10–0.20–0.30 mm/rev; cutting speeds of 300–400–500 m/min; machining depths of 0.20–0.35–0.50 mm. The coated carbide tool was employed at a fixed machining depth of 0.5 mm, under the following experimental conditions: feed rates of 0.10–0.15–0.20–0.25 mm/rev; cutting speeds of 55–70–85–100 m/m... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMVZ.pdf: 4192238 bytes, checksum: d559e495090cafdd0af882b5cd3cf421 (MD5) Previous issue date: 2007-02-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The processing of lead metaniobate (PN) ferroelectric ceramics was optimized, therefore, in this work, the main details to obtain PN ceramics with density higher than 96 % of the ideal density are presented and discussed. Taking into account the potential of the lead metaniobate for different applications, mainly for high temperatures, the phase transition characteristics of this material, in both undoped and doped compositions, were detaily investigated. It was verified that the addition of Ti4+ enhances the densification and increase the Curie temperature. Nevertheless, the ferro-paraelectric phase transition is affected by an electric conductive process, which appears in temperatures below and above the Curie temperature. The double ionized oxygen vacancies are proposed to be the charge carriers responsible for this conductive process. The undoped and Ti4+-doped PN ceramics show low values of the mechanical quality factor and high piezoelectric anisotropy, which are desired characteristics for the fabrication of broad band electro-mechanical transducers, mainly to operate in the thickness mode. The addition of Ba2+ to the PN (PBN) considerably decreases the Curie temperature, but it induces a phase transition, leading to the formation of a morphotropic phase boundary (MPB) around the composition with 37 % of Ba2+, in which some properties are enhanced. In this way, the characteristics of the ferro-paraelectric phase transition, for compositions around the MPB, were investigated for Ba2+-doped PN ceramics, textured by hot forging. It was found that the MPB extends towards a wide composition range, in which both tetragonal 4mm and orthorhombic m2m tungsten bronze (TB) phases coexist. In addition, with the increasing temperature, two phase transitions were observed for this composition range. First, the material portion with orthorhombic (m2m) symmetry transforms into the tetragonal (4mm) phase and, second, the 4mm phase (that represents the material in its totality) transforms into the paraelectric phase with the tetragonal 4/mmm TB symmetry. These results helped to complete the reported PBN phase diagram. Moreover, it was found that the La3+ addition to the PBN, for the composition with 56 % of Pb2+, induces the formation of the orthorhombic (m2m) phase. All the (doped and undoped) PN ceramics showed two dielectric dispersion processes at low temperatures, i.e. from 30 to 300 K, which seems to be an inherent feature of all materials with TB structure and ((A1)x(A2)5-xNb10O30) structural formula. The two processes were associated to a phase transition and the formation of incommensurate structures, respectively. The influence of such incommensurate structures on the relaxor behavior and diffusivity of the ferro-paraelectric phase transition was also analyzed. / O processo de obtenção de cerâmicas ferroelétricas de metaniobato de chumbo (PN) foi otimizado, de forma que este trabalho oferece os detalhes necessários para a obtenção de cerâmicas de PN com densidades superiores aos 96 % da densidade ideal. Levando-se em consideração a potencialidade do metaniobato de chumbo para diferentes tipos de aplicações, principalmente em altas temperaturas, foi realizada uma investigação detalhada das características da transição de fase nesse material puro e dopado. Verificou-se que a adição de Ti4+ favorece a densificação das cerâmicas e aumenta a temperatura de Curie. Contudo, a transição de fase ferro-paraelétrica é afetada por um processo de condutividade elétrica que se manifesta tanto em temperaturas inferiores quanto superiores à temperatura de Curie. Por outro lado, determinou-se que o portador de carga responsável por tal processo condutivo são as vacâncias de oxigênio duplamente ionizadas. As cerâmicas de PN, puras e dopadas com Ti4+, apresentaram baixos valores do fator de qualidade mecânico e uma alta anisotropia piezoelétrica. Tais características são desejáveis para a fabricação de transdutores eletro-mecânicos de banda larga, principalmente para operar no modo de espessura. A adição de Ba2+ ao PN (PBN) diminui consideravelmente a sua temperatura de Curie, mas induz uma transição de fase, formando um contorno de fase morfotrópico (CFM), ao redor da composição com 37 % de Ba2+, na qual algumas propriedades são maximizadas. Assim, utilizando cerâmicas texturadas de PN dopadas com Ba2+, obtidas por forjamento a quente, foi possível investigar as características da transição de fase ferro-paraelétrica para composições ao redor do CFM. Verificou-se que a região do CFM se estende em uma ampla faixa de composições onde coexistem as estruturas tungstênio bronze (TB) com simetria tetragonal 4mm e ortorrômbica m2m. Observou-se também que, nessa região de composições, ocorrem duas transições de fase com o aumento da temperatura. Inicialmente a fração de fase ortorrômbica se transforma em tetragonal e, posteriormente, todo o material com simetria 4mm passa ao estado paraelétrico, onde adota a estrutura TB com simetria tetragonal 4/mmm. Com esses resultados foi possível complementar o diagrama de fases do PBN existente na literatura. A adição de La3+, na cerâmica de PBN com 56 % de chumbo, favoreceu a formação da estrutura TB com simetria ortorrômbica. Em todas as cerâmicas de PN (puro e dopado), foram observados dois processos de dispersão dielétrica em baixas temperaturas, entre 30 e 300 K, aparentemente são inerentes a todos os materiais com estrutura TB e fórmula estrutural ((A1)x(A2)5-xNb10O30), e estão relacionados com uma transição de fase e com a formação de superestruturas incomensuráveis respectivamente. Foi analisada também a influência de tais superestruturas no comportamento relaxor e na difusividade da transição de fase ferro-paraelétrica das cerâmicas estudadas.

Submitted by FRANCINE BETTIO COSTA null (franbettiocosta@gmail.com) on 2016-06-24T00:23:52Z No. of bitstreams: 1 Francine Bettio Costa - Tese de Doutorado.pdf: 2483860 bytes, checksum: 50a1ed14dcf31cd79adfc9cd65def751 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-28T14:49:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 costa_fb_dr_ilha.pdf: 2483860 bytes, checksum: 50a1ed14dcf31cd79adfc9cd65def751 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-28T14:49:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 costa_fb_dr_ilha.pdf: 2483860 bytes, checksum: 50a1ed14dcf31cd79adfc9cd65def751 (MD5) Previous issue date: 2016-03-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Pró-Reitoria de Pós-Graduação (PROPG UNESP) / A busca por novas fontes renováveis de energia tem se tornado de grande apelo devido à necessidade de se reduzir os impactos ambientais. Esse interesse tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de células fotovoltaicas (CFs) mais eficientes e baratas. Assim, a energia solar fotovoltaica tem sido uma opção para se complementar e ampliar a geração de eletricidade. Entretanto, as células de silício cristalino (Si-c) disponíveis no mercado apresentam baixa eficiência de conversão da radiação luminosa em energia elétrica devida, principalmente, às perdas por incompatibilidade espectral entre as regiões de máxima emissão solar (região do visível - Vis) e de máxima eficiência fotovoltaica da célula de Si-c (região do infravermelho - IV). Para minimizar essas perdas e, consequentemente, melhorar a eficiência da CF, conversores descendentes de energia compostos por íons terras-raras são usados na conversão de fótons de alta energia (Vis) em fótons de menor energia (IV). Nesse ínterim, no presente trabalho foram estudadas as propriedades espectroscópicas dos íons neodímio (Nd3+) e itérbio (Yb3+) incorporados, como dopantes, no vidro telurito-tungstênio (TW). Tais propriedades foram obtidas a partir de medidas de difração de raios-X, densidade de massa, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, Raman, absorção óptica, luminescência, excitação, evolução temporal da luminescência e lente térmica. Este estudo foi dividido em duas etapas. Primeiramente, vidros TW dopados com Nd3+ foram preparados em diferentes atmosferas, i.e., uma atmosfera ambiente e outra rica em O2, para investigação da influência dos grupos hidroxilas (OH) nas propriedades espectroscópicas de amostras com diferentes concentrações de Nd3+. A dependência com a concentração indicou que a transferência de energia do íon Nd3+ para o grupo OH foi desprezível e que a eficiência quântica luminescente do nível 4F3/2 diminuiu com o aumento da concentração de Nd3+. Posteriormente, vidros TW co-dopados com Nd3+ e Yb3+ foram preparados em atmosfera ambiente para investigação da correlação entre os íons Yb3+ e os mecanismos de conversão descendente de energia (CDE). Os resultados mostraram que a luminescência, oriunda do nível 4F3/2, diminuiu com o aumento da concentração de íons Yb3+. Simultaneamente, observou-se um aumento correspondente na emissão do Yb3+ e uma redução no calor gerado pela amostra. A transferência de energia Nd3+ → Yb3+ foi observada qualitativamente e a eficiência dessa transferência foi avaliada quantitativamente por valores do tempo de vida. Esses resultados indicam que o vidro TW co-dopado com íons Nd3+ e Yb3+ é um sistema com potencial para ser usado como material conversor descendente de energia aplicado sobre as células fotovoltaicas de Si-c. / The demand for new and renewable energy sources has been of great appeal due to the reduction of environmental impacts. This interest has motivated the research and the development of more efficient and less expensive photovoltaic (PV) cells. Thus, the photovoltaic solar energy has been an option to complement and expand the generation of electricity. However, commercialized crystalline silicon cells present low conversion efficiency of the light irradiation energy into electric energy, mainly due to the spectral mismatch between the regions of maximum solar emission (visible spectrum) and of maximum PV cell efficiency, which is in infrared region. To minimize such losses and, consequently, improve the efficiency of PV cell, down-converters with rare-earth ions in their structure are used to convert the high energy photons (at the visible - Vis) into low energy photons (at the infrared - IR). Meanwhile, in the present work we study the spectroscopic properties of neodymium (Nd3+) and ytterbium (Yb3+) ions incorporated as dopants in a tellurite-tungsten (TW) glass matrix. The characterization of the samples were obtained from measurements of X-ray diffraction, mass density, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, optical absorption, luminescence, excitation, temporal evolution of the luminescence and thermal lens. This study was divided into two stages. Primarily, Nd3+-doped TW glasses were prepared in different atmospheres, i.e., an ambient atmosphere and in another rich in O2 to investigate the influence of the hydroxyl (OH) groups in the spectroscopic properties of samples with different concentrations of Nd3+. The results showed that the energy transfer from Nd3+ ion to the OH group was negligible. The concentration dependency indicated that the energy transference from the Nd3+ ion to the OH group was negligible. In addition, the luminescent quantum efficiency of 4F3/2 level decreased with increasing of Nd3+ concentration. Subsequently, Nd3+ and Yb3+ co-doped TW glasses were prepared in ambient atmosphere to investigate the correlation between Yb3+ ions and down-conversion (DC) mechanisms. The results showed that the luminescence of the 4F3/2 decreased as the concentration of Yb3+ was increased. Simultaneously, it was observed a corresponding increase in the emission of the Yb3+ and a reduction in the generated heat by the sample. The Nd3+ → Yb3+ energy transfer was observed qualitatively and the efficiency of such transfer was quantitatively evaluated by lifetime values. The results indicate that the co-doped TW glasses by Nd3+ and Yb3+ are systems with potential to be used as down-converter material applied to the c-Si photovoltaics cells.

Orientador: João Carlos Silos Moraes / Abstract: The demand for new and renewable energy sources has been of great appeal due to the reduction of environmental impacts. This interest has motivated the research and the development of more efficient and less expensive photovoltaic (PV) cells. Thus, the photovoltaic solar energy has been an option to complement and expand the generation of electricity. However, commercialized crystalline silicon cells present low conversion efficiency of the light irradiation energy into electric energy, mainly due to the spectral mismatch between the regions of maximum solar emission (visible spectrum) and of maximum PV cell efficiency, which is in infrared region. To minimize such losses and, consequently, improve the efficiency of PV cell, down-converters with rare-earth ions in their structure are used to convert the high energy photons (at the visible - Vis) into low energy photons (at the infrared - IR). Meanwhile, in the present work we study the spectroscopic properties of neodymium (Nd3+) and ytterbium (Yb3+) ions incorporated as dopants in a tellurite-tungsten (TW) glass matrix. The characterization of the samples were obtained from measurements of X-ray diffraction, mass density, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, optical absorption, luminescence, excitation, temporal evolution of the luminescence and thermal lens. This study was divided into two stages. Primarily, Nd3+-doped TW glasses were prepared in different atmospheres, i.e., an ambient atmosphere and... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: A busca por novas fontes renováveis de energia tem se tornado de grande apelo devido à necessidade de se reduzir os impactos ambientais. Esse interesse tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de células fotovoltaicas (CFs) mais eficientes e baratas. Assim, a energia solar fotovoltaica tem sido uma opção para se complementar e ampliar a geração de eletricidade. Entretanto, as células de silício cristalino (Si-c) disponíveis no mercado apresentam baixa eficiência de conversão da radiação luminosa em energia elétrica devida, principalmente, às perdas por incompatibilidade espectral entre as regiões de máxima emissão solar (região do visível - Vis) e de máxima eficiência fotovoltaica da célula de Si-c (região do infravermelho - IV). Para minimizar essas perdas e, consequentemente, melhorar a eficiência da CF, conversores descendentes de energia compostos por íons terras-raras são usados na conversão de fótons de alta energia (Vis) em fótons de menor energia (IV). Nesse ínterim, no presente trabalho foram estudadas as propriedades espectroscópicas dos íons neodímio (Nd3+) e itérbio (Yb3+) incorporados, como dopantes, no vidro telurito-tungstênio (TW). Tais propriedades foram obtidas a partir de medidas de difração de raios-X, densidade de massa, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, Raman, absorção óptica, luminescência, excitação, evolução temporal da luminescência e lente térmica. Este estudo foi dividido em duas etapas. Primeiramente, vidros TW dopado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor