Célula fotovoltaicas de silício cristalino: homojunções obtidas pelo método de prédeposição de dopante a baixa temperatura e heterojunções HIT

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Transístores de efeito de campo de silício cristalino obtidos pelo método de pré-deposição de dopante a baixa temperatura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Sistema para o estudo da condutividade térmica a baixa temperatura aplicado à espuma de cobre

O desenvolvimento de novos materiais e a sua caracterização é de extrema importância no dimensionamento e construção de equipamentos criogénicos. A empresa Versarien desenvolveu uma técnica capaz de produzir cobre poroso, conseguindo controlar a porosidade e o tamanho de poros. Os materiais porosos são de especial interesse para dispositivos criogénicos em aplicações espaciais. Um exemplo desta aplicação são as unidades de armazenamento de energia (Energy Storage Units-ESU), onde um material poroso é usado em ausência de gravidade para reter um líquido criogénico por capilaridade, de modo a manter dispositivos a uma temperatura baixa e constante. Neste caso, um material poroso de elevada condutividade térmica, como o cobre, seria de grande interesse uma vez que permite obter uma boa homogeneidade de temperatura na célula. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema para medir a condutividade térmica deste material, entre 15 e 260 K, para porosidades entre 50% e 80%, utilizando um criorrefrigerador 2 W @ 20 K. Estas medições permitiram determinar que a pureza do cobre poroso se encontra entre RRR20 (RRR: Residual-resistivity ratio) e RRR10, apresentando uma tortuosidade que se encontra de acordo com um modelo simples descrito nesta dissertação. Foi ainda desenhado, construído e testado um criostato portátil, que apenas necessita de azoto líquido e de bombeamento primário para que se possam realizar medições de condutividade térmica entre 77 e 300 K.

Avaliação do efeito combinado de temperatura, tempo de repouso e pressão de injecção na eficiência de injecção de grouts

Na maioria dos monumentos e edifícios que constituem os centros históricos e urbanos, não só em Portugal, como também noutras cidades europeias, as paredes são em alvenaria. Actualmente, grande parte destas construções em alvenaria apresenta danos estruturais, pelo que devido ao seu valor patrimonial, cultural e arquitectónico, devem ser alvo de especial atenção para sua conservação. O presente trabalho incide sobre uma das técnicas que tem sido considerada mais adequada para restabelecer a homogeneidade, uniformidade de tensões e continuidade dos panos de alvenaria antiga: a injecção de grouts (caldas). A injecção de grouts tem dois objectivos principais, sendo o primeiro o preenchimento dos vazios e fendas existentes, no sentido de aumentar a compacidade da alvenaria e,consequentemente, a resistência à flexão, à compressão e ao corte. O segundo objectivo tem por base a criação de ligações entre dois ou mais panos de uma alvenaria, o que é fundamental no caso de ligações defeituosas entre os panos, incrementado o comportamento monolítico da alvenaria. A realização de injecções de grout em edifícios históricos deve ter em conta a compatibilidade com os materiais existentes. Por isso, neste estudo foi escolhido um grout à base de cal hidráulica, devido à maior proximidade física, mecânica e química com os materiais de alvenarias antigas. O grout deve ser concebido de forma a obter o melhor desempenho, quer do ponto de vista da injectabilidade, quer de durabilidade. Torna-se então fundamental adquirir um conhecimento sobre os parâmetros que influenciam as propriedades do grout no que respeita ao momento de injecção, como também da compacidade que adquire após inserido no interior do meio poroso. Neste sentido no presente trabalho abordam-se parâmetros como a temperatura e a pressão a que o grout é injectado, e o tempo (de repouso) desde o momento da preparação do grout até à sua injecção. De forma a aumentar a compacidade e resistência mecânica da alvenaria a ser injectada por grout, procura-se avaliar o efeito da presença de diferentes quantidades de sílica de fumo na composição do grout. Com o intuito de estudar os parâmetros descritos analisaram-se modelos injectados com grout de forma a simular injecções de grout realizadas no pano interior de alvenarias antigas de pedra constituídas por três panos. No sentido de avaliar a qualidade destas injecções de grouts recorreu-se ao ensaio de ultra-sons e à tomografia ultra-sónica. A combinação destas técnicas de análise nãodestrutivas pode ser aplicada de forma bastante útil na detecção da morfologia interna dos modelos criados, fornecendo uma informação quantitativa e qualitativa sobre a sua compacidade e densidade. De forma a conferir a viabilidade do ensaio de ultra-sons e da tomografia ultra-sónica, realizaram-se ensaios mecânicos, nomeadamente, o ensaio de resistência à tracção por compressão diametral e o ensaio de corte, com o intuito de conhecer as resistências mecânicas dos provetes

Caraterização metrológica de contadores de micro caudal

Nas últimas décadas, as empresas têm sido sujeitas a uma maior concorrência, ao desenvolvimento tecnológico mais acelerado e a novos desafios no que respeita à qualidade. A Metrologia deverá assim acompanhar estas tendências do mercado. O Departamento de Metrologia (DMET) do Instituto Português da Qualidade, I.P. (IPQ) tem vindo a desenvolver esforços significativos que visam a melhoria contínua das técnicas e dos processos de medição e de calibração realizados nos laboratórios. A presente dissertação de mestrado foi realizada no Laboratório de Volume e Caudal (LVC) do DMET. Os objetivos iniciais do trabalho centraram-se na caraterização metrológica de contadores de fluidos, tendo como base a medição do caudal, utilizando como método de referência o método gravimétrico. De forma a validar o sistema de medição foram realizados ensaios entre 1 mL/h a 100 mL/h, em condições de reprodutibilidade, com dois sistemas padrão distintos de acordo com o caudal a ensaiar. Em todos os ensaios efetuados foi necessário monitorizar as condições ambientais, i.e. temperatura, pressão atmosférica, humidade relativa e a temperatura do líquido padrão, para a aplicação das correções necessárias. Outro feito importante foi a caraterização das fontes de incerteza, que permitiram caraterizar o resultado das medições. A metodologia utilizada para a avaliação e para a estimativa da incerteza de medição encontra-se descrita no Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). Neste projeto foram contempladas fontes de incerteza como as associadas à evaporação, à impulsão do tubo, à resolução da balança, entre outras. Com os resultados obtidos foi possível elaborar um procedimento técnico para a Calibração de Caudalímetros de Líquidos. Os resultados obtidos permitiram garantir a rastreabilidade das medições de caudal de líquidos ao SI, essencial para a calibração de equipamentos no Laboratório Nacional de Metrologia (LNM) do IPQ, nomeadamente para micro caudalímetros no intervalo de medição entre 0,12 mL/h e 600 mL/h.

Influência da temperatura na germinação de sementes de Cubiu (Solanum sessiliflorum Dunal) no escuro

Objetivou-se determinar a influência de diferentes temperaturas constantes (20, 25, 30 e 35°C) e alternadas de 12 / 12 horas (20:30°C e 20:35°C) na germinação de sementes de uma população cultivada de cubiu (Solanum sessiliflorum Dunal) na ausência de luz. Foram avaliadas a percentagem de germinação e o índice de velocidade de germinação (I.V.G.). Os tratamentos com temperaturas alternadas foram similares, com 68,7% e 65,5% de germinação e com 33,7 e 32,7 de I.V.G., respectivamente. Nos tratamentos com temperaturas constantes a germinação foi baixa, com percentagens de germinação entre 0 e 1%.

Influência do tipo de alimento e da temperatura na evacuação gástrica da piranha caju (Pygocentrus nattereri) em condições experimentais

taxa de evacuação gástrica é uma variável importante para estimar o consumo diário de alimento e portanto a pressão de predação que um piscívoro exerce sobre as presas. Esta taxa pode ser influenciada pela temperatura, tamanho do predador e pelo tipo de alimento. Neste trabalho medimos experimentalmente os efeitos que estas três variáveis exercem sobre a evacuação gástrica de Pygocentrus nattereri, um dos principais piscívoros da Amazônia. Para isso foram utilizadas temperaturas variando de 27° a 31°C e os seguintes itens alimentares: músculo e nadadeira de Semaprochilodus insignis e gafanhoto da espécie Paulinia sp. Estes alimentos compõem a dieta silvestre da piranha. O tamanho da piranha não influenciou na evacuação gástrica. Músculos obtiveram uma taxa de evacuação gástrica de 18,3% h -1, enquanto que nadadeira e gafanhoto obtiveram uma taxa média de 10,7% h -1. O efeito da temperatura foi mais pronunciado quando o item alimentar era músculo do que com nadadeira e insetos.

Influência da temperatura e do substrato na germinação de sementes de itaubarana (Acosmium nitens (Vog.) Yakovlev) - Leguminosae, Caesalpinoideae

Acosmium nitens (Vog.) Yakovlev (Itaubarana), Leguminosae Caesalpinoideae, é uma espécie madeireira e ocorre em áreas inundáveis da Amazônia. O objetivo deste trabalho foi estudar a germinação de sementes de itaubarana sob diferentes condições de temperatura e substrato, utilizando-se como parâmetros a porcentagem e o tempo médio de germinação. Realizou-se um experimento, de acordo com o fatorial 4x3, nas temperaturas constantes de 20, 25, 30 e 35°C e utilizando os substratos sobre areia (S.A), sobre papel (S.P) e sobre vermiculita (S.V). O delineamento estatístico empregado foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial, com quatro repetições de 25 sementes por tratamento. Os resultados demonstraram que não ocorreu germinação das sementes quando semeadas sobre papel nas temperaturas de 30 e 35°C. Para o substrato vermiculita, em todas as temperaturas testadas, foram observadas altas taxas de germinação das sementes com valores variando de 87 a 97%. A temperatura de 30°C juntamente com o substrato vermiculita mostrou-se mais adequada para a germinação das sementes; nesta condição foi obtida a maior taxa de germinação (97%) com tempo médio de aproximadamente 5,0 dias. Para o substrato sobre areia, as temperaturas de 20, 25 e 30°C proporcionaram maiores porcentagens de germinação das sementes quando comparadas com a temperatura de 35°C. Para as temperaturas de 30 e 35°C, o substrato sobre vermiculita proporcionou maior taxa de germinação quando comparado aos demais substratos.

Química atmosférica na Amazônia: a floresta e as emissões de queimadas controlando a composição da atmosfera amazônica

Entender os processos naturais que regulam a composição da atmosfera é crítico para que se possa desenvolver uma estratégia de desenvolvimento sustentável na região. As grandes emissões de gases e partículas durante a estação seca provenientes das queimadas alteram profundamente a composição da atmosfera amazônica na maior parte de sua área. As concentrações de partículas de aerossóis e gases traço aumentam por fatores de 2 a 8 em grandes áreas, afetando os mecanismos naturais de uma série de processos atmosféricos na região amazônica. Os mecanismos de formação de nuvens, por exemplo, são profundamente alterados quando a concentração de núcleos de condensação de nuvens (NCN) passa de 200 a 300 NCN/cm³ na estação chuvosa para 5.000-10.000 NCN/centímetro cúbico na estação seca. As gotas de nuvens sofrem uma redução de tamanho de 18 a 25 micrômetros para 5 a 10 micrômetros, diminuindo a eficiência do processo de precipitação e suprimindo a formação de nuvens. A concentração de ozônio, um gás importante para a saúde da floresta amazônica passa de cerca de 12 partes por bilhão em volume (ppb) (concentração típica ao meio do dia na estação chuvosa) para valores em regiões fortemente impactadas por queimadas de até 100 ppb, nível que pode ser fitotóxico para a vegetação. O balanço de radiação é fortemente afetado, com uma perda líquida de até 70% da radiação fotossinteticamente ativa na superfície.

Influência da temperatura e da quantidade de água no substrato sobre a germinação de sementes de Ochroma pyramidale (Cav. ex Lam.) Urban (pau-de-balsa)

O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar diferentes volumes de água no substrato e temperaturas na germinação de sementes de Ochroma pyramidale (Cav. ex Lam.) Urban. Antes da instalação dos testes de germinação, as sementes foram tratadas com imersão em água quente a 80º C até o resfriamento, para superar a dormência. A semeadura foi realizada em rolos de papel germitest, umedecidos com volumes (mL) de água equivalentes a 1,5; 2,0; 2,5 e 3,0 vezes o peso do substrato nas temperaturas de 25, 30 e 35º C. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado com os tratamentos em esquema fatorial 4 x 3. Para cada tratamento, utilizaram-se quatro repetições de 25 sementes. Após o encerramento do experimento (aos 21 dias), foi avaliada a porcentagem, o índice de velocidade de germinação e os comprimentos da raiz primária e do hipocótilo. A porcentagem de germinação final não foi influenciada pelos fatores estudados. O índice de velocidade de germinação foi favorecido pelas maiores temperaturas, 30 e 35º C. A temperatura de 30º C e a quantidade de água de 1,5 vezes o peso do papel, e 35º C e a quantidade de 3,0 vezes, foram as mais indicadas para o desenvolvimento da raiz primária e do hipocótilo da espécie. Para a germinação das sementes de O. pyramidale recomenda-se a temperatura de 30º C com a quantidade de água de 1,5 vezes o peso do papel, e a temperatura de 35º C com a quantidade de água de 3,0 vezes.

Efeito do tempo e temperatura de cura em concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento

Os concretos com reduzidos teores de cimento têm sido foco de crescentes estudos em virtude do seu potencial quanto a sustentabilidade das construções. Mais recentemente o estudo ascendeu aos concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento. Entretanto, há uma preocupação quanto ao ganho de resistência nas primeiras idades desses concretos devido ao baixo teor de cimento e o elevado teor de adições minerais que conhecidamente proporcionam melhorias nas resistências a longas idades, notadamente acima de 90 dias. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o ganho de resistência e a hidratação de concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem adição de hidróxido de cálcio. Para tanto, os concretos foram submetidos a cura por imersão em água a temperatura de 20±2ºC durante 3, 7, 14, 21, 28, 91 e 360 dias e também cura em água aquecida a 40ºC por 3 dias acrescidos de mais 3 dias a 60ºC e um dia de resfriamento dentro do banho térmico até a temperatura ambiente. Foram realizados ensaios de slump flow, L-box, V-test e J-ring para caracterização do CAA no estado fresco. No estado endurecido foram realizados ensaios de resistência à compressão a idades de 3, 7, 14, 28, 90 e 360 dias, absorção por capilaridade, difração de raios X e MEV. Os resultados demonstram a aptidão em desenvolver CAA com reduzidos teores de cimento devido a excelente capacidade das cinzas volantes e metacaulim em trabalharem como agentes viscosificadores dos concretos autoadensáveis. Verifica-se que é possível produzir CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg/m3 que atinjam resistências aos 28 dias entre 25 e 40 MPa e entre 45 e 70 MPa, para cura úmida e térmica respectivamente. A partir do ensaios de MEV e DRX é possível inferir que o ganho de resistência obtido pelos CAA com cura térmica é devido a aceleração das reações pozolânicas e da estrutura interna mais densa dos concretos submetidos a cura térmica.

Umidade de equilíbrio da madeira de angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke ), guariúba (Clarisia racemosa Ruiz & Pav.) e tauarí vermelho (Cariniana micrantha Ducke) em diferentes condições de temperatura e umidade relativa

A umidade de equilíbrio deve ser determinada para o local onde a madeira será empregada. Isto pode ser feito através da determinação da umidade das amostras de madeira expostas às condições ambientais de temperatura e umidade relativa em ensaios de campo, de laboratório equipado com câmara de climatização ou estimativas por meio de modelos matemáticos. Neste trabalho foi determinada a umidade de equilíbrio da madeira - UEM do angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke), guariúba (Clarisia racemosa Ruiz & Pav.) e tauarí vermelho (Cariniana micrantha Ducke ), em duas condições de temperatura e três de umidade relativa em câmara de climatização. Encontrou-se diferenças entre a umidade de equilíbrio estimada pela equação de Simpson (1971) e o valor real determinado em câmara climática. Na simulação de ensaio a 25º C de temperatura e umidade relativa de 40% a UEM ficou em média 26,6% superior ao valor estimado pela equação de Simpson (1971), constituindo-se na maior variação. A menor variação foi de 2,1% registrada na espécie angelim vermelho na condição de 35º C e 80% de umidade relativa. A equação de Simpson, no geral, tendeu a superestimar os valores de UEM nas três espécies.

Influência da escarificação e da temperatura sobre a germinação de sementes de Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W. Grimes (sete cascas)

Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W Grimes (sete cascas) é uma planta arbórea nativa do Pantanal Matogrossense, cujas sementes possuem dormência provavelmente causada pela impermeabilidade do tegumento à água. O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de comparar a eficiência da escarificação mecânica e química para superar a dormência tegumentar e o efeito da temperatura sobre a germinação de sementes de sete cascas. Foram empregados quatro diferentes procedimentos de escarificação: testemunha (sem escarificação); a escarificação mecânica; a escarificação com ácido sulfúrico durante cinco minutos e a escarificação com ácido sulfúrico durante dez minutos. Os níveis de temperatura empregados foram de 20, 25, 30 e 35ºC. A semeadura foi realizada em papel toalha germitest, na forma de rolo. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado com os tratamentos em esquema fatorial 4x4. Para cada tratamento, foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes. Foi avaliada a porcentagem de germinação das sementes, utilizado como critério emissão da raiz primária com 2 mm de comprimento. Foi observado que a espécie S. tubulosa possui dormência tegumentar causada pela impermeabilidade do tegumento a água. As escarificações química com ácido sulfúrico por cinco e dez minutos foram eficientes para superação da dormência e as combinações de escarificação com temperatura que promoveram maiores porcentagens de germinação para a espécie foram a escarificação com imersão em ácido sulfúrico durante cinco e dez minutos e as temperaturas de 25, 30 e 35ºC.

Emergência de plântulas de Astrocaryum aculeatum G. May. em função da temperatura e do período de embebição das sementes

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a emergência de plântulas de Astrocaryum aculeatum a partir de sementes submetidas a diferentes temperaturas e períodos de embebição. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 (temperaturas de embebição em água: 25ºC, 30ºC, 35ºC e 40ºC) X 3 (períodos de embebição: 2, 4 e 6 dias), com testemunha (sem embebição) e com quatro repetições. As semeaduras foram realizadas em viveiro. A emergência e o índice de velocidade de emergência só diferiram entre a testemunha e os tratamentos aplicados, independentes do período e da temperatura, com resultados favoráveis para a embebição das sementes. O tempo médio de emergência apresentou efeito de interação significativo, destacando-se a utilização da temperatura de embebição de 40ºC, associada ao período de 4 dias, que proporcionou um menor tempo médio (163 dias). O tempo inicial de emergência foi menor na temperatura de 35ºC (80 dias), enquanto o tempo final de emergência não apresentou diferença entre as médias. Sementes embebidas por 2 dias apresentaram 50% de sementes mortas ao final do experimento, enquanto as embebidas por 4 dias, apenas 38%. A emergência de plântulas de A. aculeatum foi favorecida pela embebição, independente da temperatura e do período utilizados.

Influência do pH e temperatura sobre a atividade amilolítica de rizóbios isolados de solos da Amazônia

Poucas são as informações referentes ao perfil enzimático de bactérias rizobiais. Em meio de cultura solidificado, foi conduzido um experimento em fatorial 7 x 3 x 3 para avaliar o efeito do pH (5,0; 6,5 e 8,0) e da temperatura (25, 35 e 42 ºC) sobre a atividade amilolítica de sete isolados de rizóbio. As maiores atividades amilolíticas foram observadas em ambientes ácidos, com algumas bactérias também produzindo níveis significativos em pH 8,0. Entre as interações significativas (P<0,01), os isolados INPA R-110 e R-822 apresentaram máximas atividades em pH 5,0 e 25 ºC, com o R-822 também sendo um bom produtor de amilase nas temperaturas de 35 e 42 ºC. Em termos gerais, os isolados INPA R-110 e R-822 foram os melhores produtores de amilases, com atividades enzimáticas maiores do que 2,0.