Estudo exploratório da deposição de filmes de diamante em alguns substratos cerâmicos

o presente trabalho é um estudo exploratório a respeito da síntese de filmes de diamante via deposiçãoquímica a vapor (CVD) sobre alguns substratos cerâmicos: diboreto de titânio (TiB2), ítria (Y20a), zircão (ZrSi04), zircônia parcialmente e totalmente estabilizada com ítria (Zr02), pirofilita ( Al2Si4OlO(OHh), .alumina (Al2Oa) e nitreto de boro hexagonal (h-BN). Estes substratos foram produzidos, em sua maioria, a partir da sinterização de pós micrométricos em altas temperaturas. Além do estudo em relação a possíveis candidatos alternativos ao tradicional silício para o crescimento de filmes auto-sustentáveis, procuramos encontrar substratos onde o filme aderisse bem e cujas propriedades tribológicas pudessem ser melhoradas com o recobrimento com filme de diamante.Dentre os materiais selecionados, constatamos que a topografia da superfície relacionada à densidade de contornos de grão, desempenha um papel relevante na nucleação do diamante. Além disso, os materiais que favorecem a formação de carbonetos conduziram a melhores resultados na nucleação e crescimento do filme, indicando que a ação da atmosfera reativa do CVD com o substrato também contribui decisivamente para o processo de nucleação. A partir dos resultados obtidos, concluímos que a aderência do filme de diamante ao zircão é excelente, assim como a qualidade do filme, o que pode serexplorado convenientemente caso as propriedades mecânicas do sinterizado de zircão sejam adequadas. No caso da zircônia parcialmente estabilizada, os resultados obtidos foram surpreendentes e este material poderia substituir o convencional substrato de silício para a deposição de filmes auto-sustentados de diamante, com inúmeras vantagens, dentre elas o fato de ser reutilizável e de não ser necessário ataque com ácidos para remoção do substrato, o que evita a geração de resíduos químicos.

Influência na qualidade final de metais retificados através da variação da velocidade de mergulho

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência da velocidade de avanço do rebolo nos danos de aços endurecidos retificados

A tendência mundial é o aumento da produtividade e da produção de peças cada vez mais sofisticadas, com elevado grau de tolerância geométrica, dimensional, com bom acabamento superficial, com baixo custo. A retificação é responsável pelo acabamento final no processo de usinagem de um material. No entanto, danos gerados nesta fase de produção comprometem todos os recursos utilizados nas fases anteriores. Grande parte dos problemas ocorridos na retificação deve-se à enorme temperatura gerada pelo processo devido às condições de usinagem. Atribui-se à velocidade de avanço, que está diretamente relacionada com a produtividade, os danos ocorridos na retificação, ficando esta variável limitada até valores que não proporcione danos. Neste trabalho, através da variação da velocidade de avanço no processo de retificação cilíndrica externa do aço ABNT D6, racionalizando a aplicação de dois fluidos de corte e usando um rebolo superabrasivo de CBN (nitreto de boro cúbico) com ligante vitrificado, avaliou-se a influência da velocidade de avanço nos danos superficiais de aços endurecidos. Os resultados permitiram concluir que a velocidade de avanço associada a uma eficiente refrigeração e lubrificação, não provocou danos térmicos (queima, trincas, tensões de tração) ao material. Tensões residuais e a rugosidade do material retificado apresentaram uma correlação com as condições de usinagem. O trabalho concluiu ser capaz um aumento dos índices de produtividade sem provocar danos nos componentes retificados.

Efeito do campo elétrico em nanocones formados por aln e BN: um estudo por primeiros princípios

The development of computers and algorithms capable of making increasingly accurate and rapid calculations as well as the theoretic foundation provided by quantum mechanics has turned computer simulation into a valuable research tool. The importance of such a tool is due to its success in describing the physical and chemical properties of materials. One way of modifying the electronic properties of a given material is by applying an electric field. These effects are interesting in nanocones because their stability and geometric structure make them promising candidates for electron emission devices. In our study we calculated the first principles based on the density functional theory as implemented in the SIESTA code. We investigated aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) and carbon (C), subjected to external parallel electric field, perpendicular to their main axis. We discuss stability in terms of formation energy, using the chemical potential approach. We also analyze the electronic properties of these nanocones and show that in some cases the perpendicular electric field provokes a greater gap reduction when compared to the parallel field

Análise da influência da velocidade de mergulho na retificação de aços endurecidos utilizando refrigeração otimizada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aprimoramento da técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL) no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho de aços endurecidos

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Um estudo sobre a influência de defeitos de diferente natureza nas propriedades eletrônicas de nanotubos usando o método das ondas cilindricas linearizadas aumentadas

Os nanotubos de carbono e nitreto de boro são nano estruturas unidimensionais que apresentam comportamento tanto metálico quanto semicondutor, dependendo da sua quiralidade, exceto para os nanotubos de nitreto de boro que apresentam sempre características semicondutoras, caso não estejam dopados. Devido suas características eletrônicas, os nanotubos apresentam grandes possibilidades de aplicação em dispositivos de nanoeletrônica, tais como nanodiodos, nanotransistores e como elementos de interconexão, dentre outros. Por esta razão, é importante compreender como fatores externos agem sobre as propriedades de tais materiais. Um desses fatores externos é a introdução de defeitos nos nanotubos. Tais defeitos são a ausência de um ou mais átomos de carbono, pertencente ao nanotubo de carbono e, de nitrogênio ou boro, para os nanotubos de nitreto de boro, ou ainda, a substituição de átomos de carbono, nitrogênio ou boro por diferentes átomos na estrutura dos correspondentes nanotubos. Este trabalho apresenta um estudo teórico dos efeitos da introdução de defeitos, por substituição, nas propriedades eletrônicas dos nanotubos de carbono e nitreto de boro, via simulação ab-initio. Avaliam-se as estruturas de banda de energia e densidade de estados de nanotubos de carbono semicondutores e metálicos tipos armchair e zig-zag e apenas do tipo armchair para os nanotubos de nitreto de boro usando o método LACW – método das ondas cilíndricas linearizadas aumentadas. Além disso, devido a crescente importância dos nanotubos de nitreto de boro, fazemos um estudo sistematizado da estrutura eletrônica desses nanotubos, para uma supercélula formada por três células unitárias, usando dopagem intrínseca, bem como uma análise quantitativa, baseada na energia total e banda proibida, de estabilidade dessas estruturas.

Analysis of electronic structure of boron nitride nanotubes with different positions of intrinsic impurities

The pristine boron nitride nanotubes have a large direct band gap around 5 eV. This band gap can be engineered by doping. We investigate electronic structure of the doped hexagonal boron nitride (5,5) nanotubes using the linearized augmented cylindrical wave method. In particular, this work focuses on systematical study of the band gap and the density of states around the Fermi-level when the nanotubes are doped by intrinsic impurities of two substitutional boron atoms in a super cell and a comparative analysis of the relative stability of three structures studied here. This corresponds to 3.3% of impurity concentration. We calculate 29 configurations of the nanotubes with different positions of the intrinsic impurities in the nanotube. The band gap and density of states around the Fermi level show strong dependence on the relative positions of the impurity atoms. The two defect sub bands called D^∏(B) appear in the band gap of the pristine nanotube. The doped nanotubes possess p-type semiconductor properties with the band gap of 1.3-1.9 eV.

Simulação atomística de sistema em nanoescala

Pós-graduação em Física - IGCE

Estudo teórico das propriedades eletrônicas e termodinâmicas de nanofitas quasiperiódicas BCN

Nanoscale materials composed of boron, nitrogen, and carbon have unique properties and may be useful in new technologies. In this thesis, we investigate some properties of BCN nanoribbons constructed according to the Fibonacci quasiperiodic sequence. We analyze properties such as structural stability, electronic density of states, electronic specific heat, band structure, and energy band gap. We have performed first-principles calculations based on density functional theory implemented in the SIESTA code. The results showed that nanoribbons present a fixed value of the formation energy. The electronic density of states was used to calculate the specific heat. We found an oscillatory behavior of the electronic specific heat, in the low temperature regime. We analyze the electronic band structure to determine the energy band gap. The energy band gap oscillates as a function of the Fibonacci generation index n. Our work suggest that appropriate choice of the building block materials of the quasiperiodic sequence, may lead to a tuneable band gap of the quasiperiodic nanoribbons.

Influência na qualidade final de metais retificados através da variação da velocidade de mergulho

A retificação, processo final de usinagem de uma peça, utiliza fluidos de corte com a finalidade de lubrificação, refrigeração e remoção de cavacos. No entanto, esses fluidos são extremamente agressivos com o meio. Com o avanço tecnológico a tendência mundial é produzir peças cada vez mais sofisticadas, com elevado grau de tolerância geométrica, dimensional, com bom acabamento superficial, com baixo custo e, principalmente, sem causar danos ao meio. Para tanto, ao processo de retificação está intrínseca a reciclagem do fluido de corte, que se destaca pelo seu custo. Através da variação da velocidade de avanço no processo de retificação cilíndrica externa do aço ABNT D6, racionalizando a aplicação de dois fluidos de corte e usando um rebolo superabrasivo de CBN (nitreto de boro cúbico) com ligante vitrificado, avaliaram-se os parâmetros de saída da força tangencial de corte, emissão acústica, rugosidade, circularidade, desgaste da ferramenta, tensão residual e a integridade superficial através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos corpos-de-prova. Com a análise do desempenho do fluido, do rebolo e da velocidade de mergulho, encontraram-se as melhores condições de usinagem propiciando a diminuição do volume de fluido de corte e a diminuição do tempo de usinagem, sem prejudicar os parâmetros geométricos e dimensionais, o acabamento superficial e a integridade superficial dos componentes.

Thermal analysis and vibrational spectroscopic characterization of the boro silicate mineral datolite – CaBSiO4(OH)

The objective of this work is to determine the thermal stability and vibrational spectra of datolite CaBSiO4(OH) and relate these properties to the structure of the mineral. The thermal analysis of datolite shows a mass loss of 5.83% over a 700–775 °C temperature range. This mass loss corresponds to 1 water (H2O) molecules pfu. A quantitative chemical analysis using electron probe was undertaken. The Raman spectrum of datolite is characterized by bands at 917 and 1077 cm−1 assigned to the symmetric stretching modes of BO and SiO tetrahedra. A very intense Raman band is observed at 3498 cm−1 assigned to the stretching vibration of the OH units in the structure of datolite. BOH out-of-plane vibrations are characterized by the infrared band at 782 cm−1. The vibrational spectra are based upon the structure of datolite based on sheets of four- and eight-membered rings of alternating SiO4 and BO3(OH) tetrahedra with the sheets bonded together by calcium atoms.

Optical absorption and photoluminescence studies of Nd3 doped alkali boro germanate glasses

Optical absorption and photoluminescence studies have been carried out at room temperature in 25 R2O-25 GeO2-49.5 B2O3-0.5 Nd2O3 glass systems, (Composition in mol%, R= Li, Na, K and Rb). Judd Ofelt Intensity parameters and other parameters like Racah (E-1, E-2 and E-3), Slater-Condon-Shortley (F-2, F-4 and F-6) Spin-Orbit Coupling (xi(4f)) and Configuration Interaction (alpha,beta and gamma) for Nd3+ ion in the glass system are calculated. The variation of the 02 parameters are interpreted in terms of the covalency of the RE ion in the glass matrix. Further the hypersensitive transition I-4(9/2) -> (4)G(5/2), (2)G(7/2) is analyzed with respect to the intensity ratio I-L/I-S and is found to be dependent on the type of alkali in the glass matrix. The Photoluminescence studies do not show any appreciable shift in the peak emission wavelength of the F-4(3/2) to I-4(11/2) transition with the change in alkali type. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Propiedades radiativas y ópticas de una herramienta de corte compuesta por nitruro de boro cúbico

Se ha medido la emisividad espectral (2,5-25 micras) normal de una herramienta de corte industrial, compuesta en un 55% por nitruro de boro cúbico (cBN), en el rango de temperaturas 200-1000 ºC. La emisividad medida muestra un comportamiento suavemente descendente al aumentar la longitud de onda, propio de metales, con un descenso pronunciado alrededor de 9 micras. Este valle se corresponde con la emisividad calculada para el cBN cúbico puro en la literatura, que sin embargo no exhibe el comportamiento metálico medido. Así mismo, se observa que la emisividad espectral es esencialmente independiente de la temperatura, aunque no así la emisividad total. Los resultados experimentales para el cBN puro indican que la reflectividad de dicho compuesto se puede explicar satisfactoriamente mediante un modelo de Lorentz para dieléctricos, mientras que el ajuste teórico de la reflectividad medida para la herramienta de corte necesita incluir una contribución del modelo de Drude para explicar el comportamiento metálico observado. Este modelo combinado se ajusta razonablemente bien a las medidas, y revela que la herramienta de corte se comporta como un semiconductor degenerado, con una alta densidad de portadores libres. Además, permite realizar una estimación teórica de sus constantes ópticas. Por último, se ha realizado un estudio sobre la medida y el control de la temperatura de la muestra, empleando distintos métodos de unión termopar.

Suitability of rich-fish culture under mono and polyculture systems in the boro rice ecosystem

An experiment was conducted in farmers’ fields under Paikgacha thana, Khulna to study the suitability of integrated rice-cum-fish culture. Three treatments namely T1 (Puntius gonionotus), T2 (Puntius gonionotus and Cyprinus carpio) and T3 ( Cyprinus carpio) were included for the study each having three replicates. The fish were stocked at a density of 3750/ha in all the rice plots. The physicochemical parameters of water viz., water depth, temperature, dissolved oxygen, pH, salinity, nitrate and phosphate etc. recorded during the study period were found within optimum range. Of the two cultured species C. carpio attained the highest average individual weight (160g) and survival (81.06%). With respect to biomass and income, highest average fish production and net profit per hectare (306.74kg and Tk. 8177.91) were obtained in T2 and the lowest (184.17kg and Tk. 2049.41) obtained in T1 and a significant variation (p<0.05) in fish production was observed among the treatments while for rice production, it was insignificant. The cost benefit ratio of fish production found were 1:1.29, 1:2.14 and 1:1.90 for T1, T2 and T3, respectively.