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Matéria (Rio de Janeiro), Volume: 17, Número: 2, Publicado: 2012
  • Nanotecnologia e a Ciência e Engenharia de Materiais

    Miranda, Paulo Emílio V. de
  • Estudo da mistura do éter diglicidílico do bisfenol-A com poli(etileno-co-acetato de vinila)-g-poli(metacrilato de metila) por espectroscopia dielétrica e calorimetria exploratória diferencial

    Leyva, M.E.; Garcia, F.G.; Soares, B.G.

    Resumo em Português:

    As curvas calorimétricas e os espectros de relaxação dielétrica correspondentes às misturas do éter diglicidílico do bisfenol-A com diferentes concentrações do copolímero poli(etileno-co-acetato de vinila)-g-poli(metacrilato de metila) (EVA-g-PMMA) foram obtidos utilizando a calorimetria exploratória diferencial (DSC), e a espectroscopia de relaxação dielétrica (DSR), respectivamente. A temperatura de transição vítrea (Tg) do segmento de PMMA aumenta com o conteúdo de copolímero na mistura. O comportamento da Tg foi descrito pela equação de Gordon-Taylor, utilizando a fração mássica de PMMA. Nos espectros dielétricos, aparecem as relaxações do tipo α características dos dois segmentos moleculares. Neste caso, o aumento da concentração de copolímero provocou o aumento da temperatura de relaxação α correspondente ao segmento de PMMA, e não foi observada mudança na relaxação α para a fração de EVA. Estes comportamentos revelam que os segmentos estruturais do copolímero apresentam interações bem diferenciadas com o monômetro epoxídico. O segmento de PMMA é miscível, portanto, provocou fortes interações com a resina quando comparado à fração de EVA, que não manifestou interação aparente e originou a heterogeneidade do sistema.

    Resumo em Inglês:

    The calorimetric curves and the dielectric relaxation spectra corresponding to blends of diglycidyl ether of bisfenol-A with different concentration of poly(ethylene-co-vinyl acetate)-g-poly(methyl methacrylate) (EVA-g-PMMA) were obtained using differential scanning calorimetry (DSC) and dielectric relaxation espectroscopy (DSR), respectively. The glass transition temperature (Tg) of the PMMA segment of increases with the copolymer content in the blends. The Tg behavior was described by the Gordon-Taylor equation, using the weight fraction of PMMA. In the dielectric relaxation spectrum, α relaxations of the two molecular segments are deserved. In this case, the increase in copolymer concentration led to the increase of α -relaxation corresponding to the PMMA segment, and there was not change in α -relaxation for the EVA fraction. These behaviors show that the structural segments have very different interactions with the epoxy monomer. The PMMA segment of is miscible in the epoxy resin, therefore, provoked strong interactions with the resin when compared to EVA fraction, which presented no apparent interaction and gave origin to the system heterogenity.
  • Propriedades óticas e microestruturais de filmes finos eletrodepositados de CdTe

    Cruz, L.R.; San Miguel, Q.G.S.

    Resumo em Português:

    Filmes finos de CdTe foram obtidos por eletrodeposição catódica, a partir de uma solução de CdSO4, H2SO4 e Te. Os filmes foram depositados à temperatura ambiente, sobre substratos de vidro cobertos com SnO2 ou In2O3:Sn. A influência do potencial de deposição nas propriedades microestruturais e óticas dos filmes foi investigada. Os valores de banda proibida dos filmes ficaram na faixa de 1,40 e 1,50 eV, próximos ao valor da banda do CdTe volumétrico. Um potencial de deposição ótimo foi determinado para cada substrato. O aquecimento do eletrólito a 50 ºC não foi suficiente para provocar grandes alterações na cristalinidade, mas promoveu a formação de filmes com menor quantidade de defeitos. Isto sugere que um tratamento térmico pós-deposição possa melhorar as propriedades destes filmes para aplicações fotovoltaicas.

    Resumo em Inglês:

    CdTe thin films were obtained by cathodic electrodeposition from a solution of CdSO4, H2SO4, and Te. The films were deposited at room temperature onto glass substrates covered with SnO2 or In2O3:Sn. The dependence of the microstructural and optical properties of the films on deposition potential was investigated. The bandgap values ranged from 1.4 to 1.5 eV, as in bulk CdTe. An optimum value for the deposition potential wasdetermined for each substrate. Heating the electrolyte to 50ºC did not change the film crystallinity, although it decreased the defect concentration. This suggests that a post-deposition heat treatment may lead to a better performance of the films in photovoltaic devices.
  • Fabricación y caracterización de espumas de alúmina para aplicación en quemadores porosos radiantes

    Herrera, A.M.; Álvarez, O.; Escobar, J.; Moreno, V.; Oliveira Jr., A.A.M.; Hotza, D.

    Resumo em Espanhol:

    En los quemadores radiantes, la fuente de calor requiere un medio poroso en donde se lleva a cabo la reacción de combustión, que hace más eficiente la transferencia de calor. En este trabajo se realizó un estudio de la reología de la suspensión de alúmina fina, cuyos parámetros de viscosidad y tixotropía fueron la base para la selección de la formulación más adecuada para la fabricación de espumas cerámicas por el método de réplica. Las espumas poliméricas precursoras presentaron mayor porosidad y permeabilidad, en respuesta a la presencia de paredes finas y 99% de celdas abiertas. La mayor resistencia mecánica a la compresión la obtuvo la formulación con mayor carga de sólidos, bajo las mismas condiciones de prueba.

    Resumo em Inglês:

    In radiant porous burners, the heat source requires a solid porous matrix where the combustion reaction takes place, in which the heat transfer is performed more efficiently. This work is based on a study of the alumina suspension rheology, where parameters as viscosity and tixotropy were the guide to select the appropriate formulation for the ceramic foam fabrication by the replica method. The precursor polymeric foams presented higher porosity and permeability, due to their thin walls and 99% open cells. The highest mechanical strength under compression was obtained for the formulation with the highest solid fraction, under the same test conditions.
  • Fotocatálise do corante vermelho de metila com TiO2 obtido pelo método Pechini

    Ribeiro, P.C.; Lira, H.L.; Sasaki, J.M.; Costa, A.C F. M.

    Resumo em Português:

    O dióxido de titânio tem sido bastante investigado para a remoção de poluentes orgânicos. É um material polimórfico, o qual dependendo das condições e tipo de método de síntese empregado na sua preparação pode ser monofásico ou bifásico, com predominância de uma das fases. Sendo assim, este trabalho propõe a avaliação da estrutura, morfologia e atividade fotocatalítica na degradação do corante vermelho de metila por amostras de TiO2 sintetizado pelo método Pechini com relação de ácido cítrico/cátion metálico de 4:1 e 6:1. As amostras sintetizadas foram calcinadasa 500ºC por 1hora e foram caracterizadas pela técnica de difração de raios X em amostras policristalinas com o uso do método de refinamento Rietveld, análise textural, microscopia eletrônica de varredura e fotocataliticamente em testes de bancada, usando o corante vermelho de metila. Os resultados obtidos mostraram que a amostra 4:1 levou à formação das duas fases, com 89% dafase anatásio e 11% da fase rutilo, enquanto a amostra 6:1 levou apenas à formação da fase anatásio. A amostra 4:1, que apresentou a mistura da fase anatásio e rutilo demonstrou ser mais eficiente fotocataliticamente do que a amostra 6:1.

    Resumo em Inglês:

    Titanium dioxide has been widely investigated in the removal of organic pollutants. It is a polymorphic material which, depending on the conditions and the type of synthetic method used in its preparation may be monophasic or biphasic, with predominance of one of the phases. Therefore, this paper proposes the evaluation of the structure, morphology and photocatalytic activity in the degradation of methyl red dye byTiO2 samples synthesized by the Pechini method with citric acid/metal cation ratios of 4:1 and 6:1. The synthesized samples were calcined at 500°C for 1 hour and were characterized by X-ray powder diffraction technique by using Rietveld refinement, textural analysis, scanning electron microscopy and photocatalytic test sin bench scale, using methyl red dye. The results showed that the sample 4:1 led to the formation of two phases, 89% anatase and 11% rutile, while the sample 6:1 led only to the formation of the anatase phase. The 4:1 sample, a mixture of anatase and rutile phase, photocatalytically, was more effective than the 6:1 sample.
  • Fibras de aço em blocos de concreto: estudo para utilização em ambiente marítimo

    Migliorini, A.V.; Guimarães, A.T.C.; Ozório, B.P.M.

    Resumo em Português:

    Este projeto tem como propósito de estudo a possibilidade do uso de fibra para os blocos de contenção às ondas marinhas, de modo a influenciar na sua resistência e durabilidade. Levando em consideração o sucesso da utilização da fibra de aço em esgotos sanitários - um ambiente altamente corrosivo - seu uso tornou-se o mais indicado para o ambiente marítimo em questão. Tendo ciência que o concreto pode ser atacado até mesmo sem estar em contato com a água do mar - o ar deste ambiente, por si só, possui sais nocivos à pasta de cimento - foi feito um estudo baseado em um ensaio de durabilidade com blocos (contendo cloreto na massa e sem adição do mesmo) expostos às intempéries e, dentro da mesma análise, ensaio de "molhagem e secagem" utilizando solução de NaCl- para ativar na penetração dos íons cloretos, de modo a verificar a condição da fibra de aço e suas resistências por dois anos de idade.

    Resumo em Inglês:

    The present article's main objective is to study the possibility of using steel fibers in concrete to be applied under the format of blocks for the containment of marine waves, searching to influence their mechanical resistance and lifetime. Based on the success of utilizing steel fibers in concrete applied in sewage, a very corrosive environment, these fibers were also considered to be applied in the marine environment. Concrete might be attacked even without direct contact with sea water because of the high amount of chlorine contained in salts diluted in air. A study was made based on lifetime tests for two years with concrete blocks either containing or not chlorine in its constitution. The concrete blocks were exposed to atmospheric condition and also to a wet-dry testing procedure in the presence of NaCl to enhance the penetration of chlorine ions in the samples.
  • Espaçamentos dendríticos primários da liga Sn-5%Pb solidificada direcionalmente em um sistema horizontal

    Nogueira, M.R.; Carvalho, D.B.; Moreira, A.L.; Dias Filho, J.M.; Rocha, O.L.

    Resumo em Português:

    Este trabalho desenvolve um estudo teórico-experimental sobre a correlação entre parâmetros térmicos e os espaçamentos dendríticos primários da liga Sn-5%Pb solidificada direcionalmente em um sistema horizontal sob condições transientes de extração de calor. Os perfis de temperatura foram medidos em diferentes posições do lingote e os dados obtidos foram armazenados automaticamente. São apresentados resultados para o coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde o qual foi calculado a partir de uma análise comparativa entre os perfis térmicos experimentais e valores teóricos fornecidos por um modelo numérico. Um método teórico-experimental é aplicado para determinar as velocidades de deslocamento da isoterma liquidus e as taxas de resfriamento. Os resultados teóricos e experimentais levantados apresentaram boa concordância. Um estudo comparativo é realizado entre os dados encontrados neste trabalho e aqueles apresentados na literatura para os espaçamentos dendríticos primários da liga investigada quando solidificada direcionalmente nos sistemas verticais ascendente e descendente, sob as mesmas condições assumidas neste trabalho. A análise das microestruturas indica que os espaçamentos dendríticos primários são bastante influenciados pelos parâmetros térmicos de solidificação.

    Resumo em Inglês:

    In order to investigate the effect of thermal parameters on the primary dendritic spacings of Sn - 5%Pb alloy, horizontal directional solidification experiments have been carried out under unsteady state heat flow conditions. Thermocouples have been connected with the metal, and the time - temperature data have been recorded automatically. The results include metal/mold heat transfer coefficient determined from comparisons between the experimental thermal profiles and simulations provided by a numerical model. A combined theoretical and experimental approach is developed to determine the solidification thermal parameters: tip growth rates, and cooling rates. The experimental and calculated values have shown a good agreement. A comparative study between experimental data of this work and those from the literature proposed to predict the primary spacings during upward and downward vertical unsteady-state directional solidification of Sn - Pb alloys is presented. The observation of the microstructures has indicated that the primary dendritic spacings have been affected by the direction of growth, increasing in conditions of horizontal solidification when compared with those obtained during vertical solidification.
  • Influência de ciclos molhagem-secagem em fibras de sisal sobre a aderência com matrizes de cimento Portland

    Ferreira, S.R.; Lima, P.R.L.; Silva, F.A.; Toledo Filho, R.D.

    Resumo em Português:

    Visando a redução da capacidade de absorção de água de fibras ligno-celulósicas, ciclos de molhagem e secagem são usualmente utilizados na indústria de papel e celulose. Esse procedimento enrijece a estrutura polimérica das fibro-células (processo conhecido como hornificação) resultando assim em maior estabilidade dimensional da fibra. No presente estudo foi avaliada a influência da hornificação de fibras de sisal no seu comportamento físico (variações dimensionais e absorção de água), mecânico (comportamento sob cargas de tração direta) e microestrutural (modificações superficiais da fibra e da estrutura das fibro-células). Ensaios de arrancamento da fibra de sisal em matriz de cimento portland foram realizados, utilizando comprimentos de embebimento de 25 mm e 50 mm, com o objetivo de verificar se a possível estabilidade dimensional decorrente da hornificação aumentava a adesão fibra-matriz. Os resultados indicaram maior estabilidade dimensional, redução na capacidade de absorção de água, aumento na resistência à tração e capacidade de deformação e redução no módulo de elasticidade da fibra de sisal com a hornificação. Acréscimos na carga de arrancamento foram observados indicando uma maior aderência da fibra hornificada à matriz de cimento.

    Resumo em Inglês:

    Aiming a reduction in the water absorption capacity of lingo-cellulosic fibers, wetting and drying cycles are usually performed in the industry of paper and cellulose. This procedure stiffens the polymeric structure of the fiber-cells (process known as hornification) resulting in a higher dimensional stability. In the present work it was investigated if the dimensional stability, obtained from the hornification process, can imporove the adhesion of the sisal fiber in a Portland cement matrix. In order to study the fiber-matrix bond adhesion pull-out tests were performed in embedment lengths of 25mm and 50mm. Furthermore, it was investigated the influence of the hornification in the physical behavior (dimensional variation and water absorption), mechanical (behavior under tensile loading) and microstructural (surface modifications of the fiber and changes in the fiber-cell structure). The results indicate a higher dimensional stability, reduction in the water absorption capacity, increase in the tensile strength and strain capacity and reduction in the modulus of elasticity with the hornification. The pull-out load increased which indicates a higher bond strength in the hornified fiber with the cementitious matrix.
  • Influência das espécies do plasma na modificação das propriedades superficiais do titânio tratado por plasma de N2 - Ar - O2

    Braz, D.C.; Barbosa, J.C.P.; Nunes Filho, A.; Rocha, R.C.S.; Silva, D.R.; Alves JR, C.

    Resumo em Português:

    O presente estudo mostra uma relação entre o comportamento das espécies ativas do plasma com as propriedades superficiais do titânio. Para tanto, espécies ativas como N2+ (391,4 nm) e O (844,6 nm) foram analisadas por espectroscopia de emissão óptica (OES) em plasma produzido por uma mistura de gases N2 - Ar - O2. O fluxo de nitrogênio e argônio foram fixados em 1 e 4 sccm (centímetro cúbico padrão), respectivamente e o fluxo de oxigênio foi variado entre 2 e 4 sccm. Este processo apresentou uma não linearidade da intensidade da espécie N2+(391,4 nm) com o aumento do fluxo de O2, onde no fluxo de 3 sccm apresentou maior intensidade comparado com os demais fluxos utilizados. Foi observado que as espécies ativas influenciam na modificação das propriedades após o tratamento a plasma. As espécies N2+ (391,4 nm) mostraram ser mais efetivas na formação de fases de nitreto. Os parâmetros de rugosidade foram mais altos quando as espécies N2+ (391,4 nm) apresentavam maior intensidade. A dureza foi maior para o fluxo onde houve maior intensidade da espécie N2+ (391,4 nm). Medidas de tensão superficial também apresentaram maiores valores para o fluxo onde as espécies N2+ (391,4 nm) estavam em maior evidência. Enquanto, a espécie N2+ (391,4 nm) influenciou na componente dispersiva, a espécie O (844,6 nm) teve influência na componente polar.

    Resumo em Inglês:

    The present study correlates plasma active species with titanium surface properties. This was achieved by performing optical emission spectroscopy (OES) analysis of N2+ (391.4 nm) and O (844.6 nm) within a N2-Ar-O2 plasma. The fluxes of gases were established to be 1 and 4 sccm (standard cubic centimeter) for nitrogen and argon, while that of oxygen was varied between 2 and 4 sccm. A non-linearity of the intensity of N2+ (391.4 nm) species with the increase on O2 flux was observed with an intensity peak at 3 sccm. It was also concluded that the active species influence the modification of properties after the plasma treatment. The N2+ (391.4 nm) species were more effective to form nitrides and the surface roughness was bigger when those species presented higher intensity. Surface hardness and surface stress were also higher whenever using higher intensity fluxes of N2+ (391.4 nm). Furthermore, while the N2+ (391.4 nm) specie influenced the dispersive component, the O (844.6 nm) specie influenced the polar component.
Laboratório de Hidrogênio, Coppe - Universidade Federal do Rio de Janeiro, em cooperação com a Associação Brasileira do Hidrogênio, ABH2 Av. Moniz Aragão, 207, 21941-594, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Tel: +55 (21) 3938-8791 - Rio de Janeiro - RJ - Brazil
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