An electro-rheological study of the nematic liquid crystal 4-n-heptyl-4'-cyanobiphenyl

An experimental and theoretical study of the electro-rheological effects observed in the nematic phase of 4-n-heptyl-4'-cyanobiphenyl has been conducted. This liquid crystal appears to be a model system, in which the observed rheological behaviour can be interpreted by the Leslie-Ericksen continuum theory for low molecular weight liquid crystals. Flow curves are illustrated at different temperatures and under the influence of an external electric field ranging from 0 to 3 kV mm-1, applied perpendicular to the direction of flow. Also presented is the apparent viscosity as a function of temperature, over similar values of electric field, obtained at different shear rates. A master flow curve has been constructed for each temperature by dividing the shear rate by the square of the electric field and multiplying by the square of a reference value of electric field. In a log-log plot, two Newtonian plateaux are found to appear at low and high shear rates, connected by a shear-thinning region. We have applied the Leslie-Ericksen continuum theory, in which the director alignment angle is a function of the electric field and the flow field boundary conditions are neglected, to determine viscoelastic parameters and the dielectric anisotropy.

Optimization of magneto-electro-elastic composite structures using differential evolution

Magneto-electro-elastic structures are built from materials that provide them the ability to convert in an interchangeable way, magnetic, electric and mechanical forms of energy. This characteristic can therefore provide an adaptive behaviour to a general configuration elastic structure, being commonly used in association with any type of composite material in an embedded or surface mounted mode, or by considering the usage of multiphase materials that enable achieving different magneto-electro-elastic properties. In a first stage of this work, a few cases studies will be considered to enable the validation of the model considered and the influence of the coupling characteristics of this type of adaptive structures. After that we consider the application of a recent computational intelligence technique, the differential evolution, in a deflection profile minimization problem. Studies on the influence of optimization parameters associated to the problem considered will be performed as well as the adoption of an adaptive scheme for the perturbation factor. Results are also compared with those obtained using an enhanced particle swarm optimization technique. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Deuterium NMR Study of Orientational Order in Cellulosic Network Microfibers

Deuterium NMR was used to investigate the orientational order in a composite cellulosic formed by liquid crystalline acetoxypropylcellulose (A PC) and demented nematic 4'-penty1-4-cyanobiphenyl (5CB-4 alpha d(2)) with the per centage of 85% A PC by weight Three forms of the composite including electro spun microfibers, thin film and bulk samples were analyzed The NMR results initially suggest two distinct scenarios, one whet e the 503-alpha d(2), is confined to small droplets with dimensions smaller than the magnetic coherence length and the other where the 503-alpha d(2) molecules arc aligned with the A PC network chains Polarized optical microscopy (POW from thin film samples along with all the NMR results show the presence of 5CB-alpha d(2) droplets in the composite systems with a nematic wetting layer at the APC-5CB-alpha d(2) interface that experiences and order disorder transition driven by the polymer network N-I transition The characterization of the APC network I-N transition shows a pronounced subcritical behavior within a heterogeneity scenario.

Síntese de complexos de ferro (II) e Ruténio (II) com potenciais aplicações como condutores moleculares

De sua definição, um condutor molecular é “ uma molécula dimensional” que permite a troca de um electrão entre as extremidades através de uma ponte, sendo elas mesmas capazes de trocar electrões com o exterior. Os condutores moleculares envolvendo centros metálicos podem ser constituídos por um sistema orgânico deslocalizado que estabelece a ponte entre os centros metálicos terminais, sendo ambas as partes responsáveis pelo desempenho final do condutor molecular. Os espaçadores orgânicos são responsáveis pelas propriedades electrónicas e pelo comprimento do condutor, enquanto que os centros metálicos, ao introduzirem electrões no sistema, aumentam a condutividade. No capítulo 1 faz-se uma breve introdução aos condutores moleculares, como podem ser avaliados segundo a sua estrutura. Outro assunto abordado é a influência de compostos, mostrando deste modo a interferência do tipo de espaçadores utilizados. Faz-se ainda uma breve apresentação sobre os compostos homo e heterobimetálicos. Finalmente, apresenta-se uma pequena revisão sobre os compostos organometálicos σ-metálicos. No capítulo 2 apresenta-se a síntese e caracterização dos compostos orgânicos, nomeadamente ρ-NΞCC6H4CCSiMe3, ρ-NΞCC6H4CCH e ρ-HCΞCC6H4CCH. No capítulo 3 descreve-se a síntese de diversos complexos monometálicos de Ferro (II) e ruténio (II) com os ligandos acima referidos e diferentes fragmentos metálicos [FeCp(CO)2]+, [FeCp(dppe)]+, [RuCp(dppe)]+ e [RuCp(PPh3)2]+. Os complexos obtidos foram caracterizados utilizando as técnicas espectroscópicas usuais: RMN, IV, UV-vis. A eficiência da interacção electrónica entre os centros, ao longo do sistema тт, foi avaliada por estudos electroquímicos (voltametria cíclica). No capítulo 4 encontram-se descritas as diversas tentativas de síntese dos compostos homo e heterobimetálicos. Os ligandos e fragmentos utilizados foram os mesmos que no capítulo anterior. O capítulo 5 descreve os pormenores experimentais da síntese e a caracterização espectroscópica dos compostos apresentados nos capítulos anteriores, bem como as condições gerais em que foram obtidos.

Sensor de glicose polarimétrico

Esta tese tem como principal objectivo a investigação teórica e experimental do desempenho de um sensor polarimétrico baseado num cristal líquido para medição da concentração de glicose. Recentemente uma série de sensores polarimétricos baseados em cristais líquidos foram propostos na literatura e receberam considerável interesse devido as suas características únicas. De facto, em comparação com outros moduladores electro-ópticos, o cristal líquido funciona com tensões mais baixas, tem baixo consumo de energia e maior ângulo de rotação. Além disso, este tipo de polarímetro pode ter pequenas dimensões que é uma característica interessante para dispositivos portáteis e compactos. Existem por outro lado algumas desvantagens, nomeadamente o facto do desempenho do polarímetro ser fortemente dependente do tipo de cristal líquido e da tensão a ele aplicada o que coloca desafios na escolha dos parâmetros óptimos de operação. Esta tese descreve o desenvolvimento do sensor polarimétrico, incluindo a integração dos componentes de óptica e electrónica, os algoritmos de processamento de sinal e um interface gráfico que facilita a programação de diversos parâmetros de operação e a calibração do sensor. Após a optimização dos parâmetros de operação verificou-se que o dispositivo mede a concentração da glicose em amostras com uma concentração de 8 mg/ml, com uma percentagem de erro inferior a 6% e um desvio padrão de 0,008o. Os resultados foram obtidos para uma amostra com percurso óptico de apenas 1 cm.

Estudo comparativo entre sistemas RoF com modulação directa e com modulação externa

O RoF (Radio over Fiber) é uma tecnologia que permite a transmissão de sinais rádio de elevada largura de banda, fornecida pela fibra óptica, e simultaneamente mantêm a característica de mobilidade das redes de comunicação móvel. Esta dissertação de mestrado tem como objectivo estudar, simular e comparar sistemas RoF com modulação directa e com modulação externa, utilizando um sinal WiMAX, por ser uma tecnologia recente e com potencial de utilização futura. Desta forma foram avaliados três tipos de moduladores externos, sendo que o modulador EA (Electro-Absorption) é o que permite obter melhores valores de EVM e de SNR devido ao facto deste ter menores perdas de inserção na fibra. Da comparação entre o esquema com modulação directa e o esquema com modulação externa, é possível concluir que para larguras de banda mais baixas a utilização de modulação directa é mais eficiente que a modulação externa, mas à medida que a largura de banda aumenta a modulação externa apresenta claramente melhor desempenho. Isto deve-se ao facto de a modulação directa produzir mais chirp que a modulação externa, sendo que o chirp limita a largura de banda e o comprimento da fibra. De forma a melhorar o desempenho do sistema com modulação directa foi introduzido uma fibra com compensação de dispersão. Foi possível concluir que a utilização de fibra com compensação de dispersão é uma boa solução quando se pretende transmitir sinais de elevada largura de banda em esquemas com modulação directa.

Protection of wind energy systems against the indirect effects of lightning

This paper is concerned with the protection of wind energy systems against the indirect effects of lightning. As wind energy is gaining increasing importance throughout the world, lightning damages involving wind energy systems have come to be regarded with more attention. Nevertheless, there are still very few studies in Portugal regarding lightning protection of wind energy systems using models of the Electro-Magnetic Transients Program (EMTP). Hence, a new case study is presented in this paper, based on a wind turbine with an interconnecting transformer, considering that lightning strikes the soil near the tower at a distance such that galvanic coupling occurs through the grounding electrode. Computer simulations obtained by using EMTP-RV are presented and conclusions are duly drawn. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Distribuição de sinais rádio e vídeo sobre fibra

As comunicações ópticas e as comunicações sem fios têm sofrido uma grande evolução ao longo das últimas décadas. Com o objectivo de juntar as vantagens de cada um dos sistemas surgiu o que se designa por rádio sobre fibra. Este sistema permite centralizar todo o processamento necessário num só local, na estação central, simplificando assim a estação base. Esta simplificação permite reduzir os custos de implementação e torna o sistema menos complexo. Esta dissertação de mestrado tem como objectivo principal estudar e simular um sistema que permite o envio de sinais vídeo e rádio pela fibra óptica para posterior difusão, utilizando o conceito de rádio sobre fibra. Os sinais enviados foram o LTE (Long Term Evolution), o UWB (Ultra WideBand) e o WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). O primeiro disponibiliza o serviço de voz, o segundo disponibiliza o serviço de televisão e o último dá suporte à internet. Estes sinais foram modulados em OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), porque, posteriormente, estes sinais vão ser difundidos num ambiente sem fios e este tipo de modulação minimiza o efeito de multipercurso e da interferência intersimbólica. Com este estudo pretende-se verificar qual a viabilidade de um sistema que permite o envio de três sinais distintos simultaneamente (serviço Triple Play). Ao analisar os resultados deste sistema concluiu-se que a sua aplicabilidade pode apresentar algumas limitações, dependendo do tipo de modulação e do tipo de modulador que se utilize. Os moduladores ópticos utilizados foram o MZ (Mach-Zehnder) e o EA (Electro-Absorption). A qualidade do sinal recebido foi analisada com base no valor de EVM (Error Vector Magnitude). O primeiro modulador foi aquele que apresentou mais limitações, pois o desempenho do sistema é comprometido para distâncias superiores a 40 km e para potências de entrada inferiores a 0 dBm. Este tipo de sistema apresenta um EVM mais baixo quando a potência de entrada utilizada está entre 0 e 6 dBm. Se o modulador utilizado for o EA, o sistema apresenta um EVM mais baixo quando se utiliza um índice de modulação entre 20% e 30%, para uma potência de entrada entre 0 e 2 dBm.

Analysis of functionally graded sandwich plate structures with piezoelectric skins, using B-spline finite strip method

Functionally graded materials are composite materials wherein the composition of the constituent phases can vary in a smooth continuous way with a gradation which is function of its spatial coordinates. This characteristic proves to be an important issue as it can minimize abrupt variations of the material properties which are usually responsible for localized high values of stresses, and simultaneously providing an effective thermal barrier in specific applications. In the present work, it is studied the static and free vibration behaviour of functionally graded sandwich plate type structures, using B-spline finite strip element models based on different shear deformation theories. The effective properties of functionally graded materials are estimated according to Mori-Tanaka homogenization scheme. These sandwich structures can also consider the existence of outer skins of piezoelectric materials, thus achieving them adaptive characteristics. The performance of the models, are illustrated through a set of test cases. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Light shutters from nanocrystalline cellulose rods in a nematic liquid crystal

This work reports a recently developed electro-optical (EO) device that can potentially be used as a light shutter or a privacy window. By using nanocrystalline cellulose rods, we were able to improve some of the most relevant parameters characterising the EO behaviour. A brief description of the proposed working mechanism for these devices is presented, and numerical simulations based on this mechanism of both the optical transmission and the cells' electrical capacitance are compared with the obtained results, validating the underlying working model considered.

Hexanuclear and undecanuclear iron(III) carboxylates as catalyst precursors for cyclohexane oxidation

Two multinuclear complexes [Fe-6(mu(3)-O)(2)(mu(4)-O-2)L-10(OAc)(2)(H2O)(2)]center dot 2.625Et(2)O center dot 2.375H(2)O (1) and [(Fe11Cl)-Cl-III-(mu(4)-O)(3)(mu(3)-O)(5)L-16(dmf)(2.5)(H2O)(0.5)]center dot Et2O center dot 1.25dmf center dot 3.8H(2)O (2), where HL = 3,4,5-trimethoxybenzoic acid and dmf = dimethylformamide, have been prepared from trinuclear iron(III) carboxylates via their structural rearrangement in dimethylformamide or diethyl ether-dimethylformamide 9:1, respectively, and slow vapor diffusion of diethyl ether into the reaction mixture. Both compounds have been characterized by X-ray diffraction, optical, Mossbauer spectroscopy, and magnetic measurements. Complex 1 possesses a hexanuclear ferric peroxido-dioxido {Fe-6(O-2)(O)(2)}(12+) core unit, which adopts a recliner conformation, while complex 2 contains an unprecedented {Fe11O8Cl}(16+) core, in which 9 ferric ions are six-coordinate and the remaining two are five-coordinate. Another structural feature of note of the undecanuclear core is the presence of a deformed cubane entity {Fe-4(mu(3)-O)(mu(4)-O)(3)}(4+). Both complexes act as catalyst precursors for the oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone with aqueous H2O2, in the presence of pyrazinecarboxylic acid. Remarkable TONs and TOFs (the latter mainly for 1) with concomitant quite good yields have been achieved under mild conditions. Moreover, 1 exhibits remarkably high activity in an exceptionally short reaction time (45 min), being unprecedented for any metal catalyzed alkane oxidation by H2O2. The catalytic reactions proceed via Fenton type chemistry.

Projecto dum laboratório remoto para automação de processos industriais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Análise do comportamento angular da articulação do joelho no plano frontal em bailarinas amadoras de élite durante o demi-plié: um estudo piloto

Mestrado em Fisioterapia

From cellulosic based liquid crystalline sheared solutions to 1D and 2D soft materials

Liquid crystalline cellulosic-based solutions described by distinctive properties are at the origin of different kinds of multifunctional materials with unique characteristics. These solutions can form chiral nematic phases at rest, with tuneable photonic behavior, and exhibit a complex behavior associated with the onset of a network of director field defects under shear. Techniques, such as Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Rheology coupled with NMR (Rheo-NMR), rheology, optical methods, Magnetic Resonance Imaging (MRI), Wide Angle X-rays Scattering (WAXS), were extensively used to enlighten the liquid crystalline characteristics of these cellulosic solutions. Cellulosic films produced by shear casting and fibers by electrospinning, from these liquid crystalline solutions, have regained wider attention due to recognition of their innovative properties associated to their biocompatibility. Electrospun membranes composed by helical and spiral shape fibers allow the achievement of large surface areas, leading to the improvement of the performance of this kind of systems. The moisture response, light modulated, wettability and the capability of orienting protein and cellulose crystals, opened a wide range of new applications to the shear casted films. Characterization by NMR, X-rays, tensile tests, AFM, and optical methods allowed detailed characterization of those soft cellulosic materials. In this work, special attention will be given to recent developments, including, among others, a moisture driven cellulosic motor and electro-optical devices.

InOx thin films deposited by plasma assisted evaporation: application in light shutters

An integration of undoped InOx and commercial ITO thin films into laboratory assembled light shutter devices is made. Accordingly, undoped transparent conductive InOx thin films, about 100 nm thick, are deposited by radiofrequency plasma enhanced reactive thermal evaporation (rf-PERTE) of indium teardrops with no intentional heating of the glass substrates. The process of deposition occurs at very low deposition rates (0.1-0.3 nm/s) to establish an optimized reaction between the oxygen plasma and the metal vapor. These films show the following main characteristics: transparency of 87% (wavelength, lambda = 632.8 nm) and sheet resistance of 52 Omega/sq; while on commercial ITO films the transparency was of 92% and sheet resistance of 83 Omega/sq. The InOx thin film surface characterized by AFM shows a uniform grain texture with a root mean square surface roughness of Rq similar to 2.276 nm. In contrast, commercial ITO topography is characterized by two regions: one smoother with Rq similar to 0.973 nm and one with big grains (Rq similar to 3.617 nm). For the shutters assembled using commercial ITO, the light transmission coefficient (Tr) reaches the highest value (Tr-max) of 89% and the lowest (Tr-min) of 1.3% [13], while for the InOx shutters these values are 80.1% and 3.2%, respectively. Regarding the electric field required to achieve 90% of the maximum transmission in the ON state (E-on), the one presented by the devices assembled with commercial ITO coated glasses is 2.41 V/mu m while the one presented by the devices assembled with InOx coated glasses is smaller, 1.77 V/mu m. These results corroborate the device quality that depends on the base materials and fabrication process used. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.