Bonding Of Alumina And Metal Using Bulk Metallic Glass Forming Alloy

Metal-alumina joints have found various practical applications in electronic devices and high technology industry. However, making of sound metal ceramic brazed couple is still a challenge in terms of its direct application in the industry. In this work we successfully braze copper with Al2O3 ceramic using Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 bulk metallic glass forming alloy as filler alloy. The shear strength of the joints can reach 140 MPa, and the microstructrural analysis confirms a reliable chemical boning of the interface. The results show that the bulk metallic glass forming alloys with high concentration of active elements are prospective for using as filler alloy in metal-ceramic bonding.

Avaliação dos métodos para análise da microinfiltração marginal em restaurações de resina composta classe V in vitro

O objetivo deste estudo foi comparar os resultados da microinfiltração marginal obtidos por diferentes meios de aquisição de imagens e métodos de mensuração da penetração de prata em restaurações de resina composta classe V, in vitro. Dezoito pré-molares humanos hígidos, recém extraídos, foram divididos em três grupos, de acordo com o tipo de instrumento para preparação cavitária utilizado. Grupo 1: ponta diamantada número 3100, em alta rotação. Grupo 2: broca carbide número 330, em alta rotação. Grupo 3: ponta CVDentus código 82137, em aparelho de ultrassom. Foram realizados preparos cavitários padronizados (3x4x2mm) classe V nas faces vestibular e lingual de todos os dentes, com margens oclusais em esmalte e cervicais em dentina/cemento. As cavidades foram restauradas com o sistema adesivo Solobond M (VOCO) e resina composta Grandio (VOCO), a qual foi inserida e fotoativada em três incrementos. Os corpos de prova ficaram imersos em água destilada por 24h a 37oC; receberam acabamento e polimento com discos SofLex (3M) e foram novamente armazenados em água destilada, por sete dias. Posteriormente, as superfícies dentárias foram coberta com duas camadas de esmalte para unhas vermelho, exceto as áreas adjacentes às restaurações. Os espécimes ficaram imersos em solução aquosa de nitrato de prata a 50% por 24h e em solução fotorreveladora por 2h e foram seccionados no sentido vestíbulo-lingual, passando pelo centro das restaurações, com disco diamantado em baixa rotação. As amostras foram polidas em politriz horizontal e analisadas por diferentes métodos. À extensão da microinfiltração foi atribuído escores de 0 a 3 através de análises por meio de estereomicroscópio tradicional e com leds e microscópio ótico. As imagens obtidas na lupa com leds e no microscópio ótico tiveram as áreas infiltradas medidas através do software AxioVision. O teste χ2 de McNemar-Bowker revelou concordância estatística entre estereomicroscópio tradicional e o com leds (p=0,809) durante análises semiquantitativas. Porém, houve diferenças significantes entre microscópio ótico e estereomicroscópios (p<0,001). Houve boa correlação entre análises semiquantitativas e quantitativas de acordo com o teste de Spearmann (p<0,001). O teste de Kruskall-Wallis não revelou diferenças estatisticamente significantes (p=0,174) entre os grupos experimentais na análise quantitativa por microscópio ótico, em esmalte. Ao contrário do que se observa com a mesma em lupa (p<0,001). Conclui-se que o método de atribuição de escores comumente aplicado com a lupa nos estudos da microinfiltração marginal é uma opção confiável para análise da microinfiltração.

Methods for melting temperature calculation

Melting temperature calculation has important applications in the theoretical study of phase diagrams and computational materials screenings. In this thesis, we present two new methods, i.e., the improved Widom's particle insertion method and the small-cell coexistence method, which we developed in order to capture melting temperatures both accurately and quickly.

We propose a scheme that drastically improves the efficiency of Widom's particle insertion method by efficiently sampling cavities while calculating the integrals providing the chemical potentials of a physical system. This idea enables us to calculate chemical potentials of liquids directly from first-principles without the help of any reference system, which is necessary in the commonly used thermodynamic integration method. As an example, we apply our scheme, combined with the density functional formalism, to the calculation of the chemical potential of liquid copper. The calculated chemical potential is further used to locate the melting temperature. The calculated results closely agree with experiments.

We propose the small-cell coexistence method based on the statistical analysis of small-size coexistence MD simulations. It eliminates the risk of a metastable superheated solid in the fast-heating method, while also significantly reducing the computer cost relative to the traditional large-scale coexistence method. Using empirical potentials, we validate the method and systematically study the finite-size effect on the calculated melting points. The method converges to the exact result in the limit of a large system size. An accuracy within 100 K in melting temperature is usually achieved when the simulation contains more than 100 atoms. DFT examples of Tantalum, high-pressure Sodium, and ionic material NaCl are shown to demonstrate the accuracy and flexibility of the method in its practical applications. The method serves as a promising approach for large-scale automated material screening in which the melting temperature is a design criterion.

We present in detail two examples of refractory materials. First, we demonstrate how key material properties that provide guidance in the design of refractory materials can be accurately determined via ab initio thermodynamic calculations in conjunction with experimental techniques based on synchrotron X-ray diffraction and thermal analysis under laser-heated aerodynamic levitation. The properties considered include melting point, heat of fusion, heat capacity, thermal expansion coefficients, thermal stability, and sublattice disordering, as illustrated in a motivating example of lanthanum zirconate (La₂Zr₂O₇). The close agreement with experiment in the known but structurally complex compound La₂Zr₂O₇ provides good indication that the computation methods described can be used within a computational screening framework to identify novel refractory materials. Second, we report an extensive investigation into the melting temperatures of the Hf-C and Hf-Ta-C systems using ab initio calculations. With melting points above 4000 K, hafnium carbide (HfC) and tantalum carbide (TaC) are among the most refractory binary compounds known to date. Their mixture, with a general formula Ta_xHf_1-xC_y, is known to have a melting point of 4215 K at the composition Ta₄HfC₅, which has long been considered as the highest melting temperature for any solid. Very few measurements of melting point in tantalum and hafnium carbides have been documented, because of the obvious experimental difficulties at extreme temperatures. The investigation lets us identify three major chemical factors that contribute to the high melting temperatures. Based on these three factors, we propose and explore a new class of materials, which, according to our ab initio calculations, may possess even higher melting temperatures than Ta-Hf-C. This example also demonstrates the feasibility of materials screening and discovery via ab initio calculations for the optimization of "higher-level" properties whose determination requires extensive sampling of atomic configuration space.

Avaliação da influência do material de confecção das matrizes no teste de conversão monomérica por espectrometria no infravermelho de um compósito

Este estudo teve por objetivo avaliar, in vitro, a influência do material de confecção das matrizes, traçando um perfil da conversão monomérica de um compósito micro-híbrido, além de avaliar qual dos materiais testados mais se assemelha a uma matriz de dentina. A avaliação foi feita através da análise do grau de conversão (GC). Foram confeccionadas 3 matrizes bipartidas, sendo estas de teflon negro, tefon branco e aço inoxidável, ambas com 10mm de diâmetro e 2 mm de profundidade. Para o grupo controle foi utilizado um incisivo central bovino, o qual teve sua face vestibular aplainada em uma lixadeira sob refrigeração constante, com o auxílio de uma lixa de carbeto de silício, número 800. Após, este dente foi preparado com uma broca diamantada número 2294 (KG Sorensen) em alta rotação, própria para a preparação de cavidades padronizadas para ensaios de laboratório, apresentando um limitador de penetração. Em seguida, com um motor de baixa rotação foi realizado o acabamento das paredes, obtendo-se uma cavidade de 2,0 mm de profundidade por 9,0 mm de diâmetro. Pela palatina desse dente, com uma broca carbide cilíndrica de numeração 2056 (KG Sorensen), fez-se uma penetração até se obter uma parede de dentina extremamente fina, porém sem que esta fosse rompida. Assim, com uma agulha, fez-se uma pequena perfuração no centro dessa dentina para que este instrumental servisse como um pino para remoção do corpo de prova de dentro da matriz de dente. Os corpos de prova (CP) foram obtidos a partir da inserção do compósito no interior da perfuração das matrizes em um único incremento e cobertos na superfície externa com uma matriz de poliéster mais uma lamínula de vidro. Os CP foram fotopolimerizados por 40 s pela fonte de luz halógena Optilux 501 (Demetron), com 500 mW/cm. Imediatamente após a polimerização, os corpos de prova eram submetidos no topo e na base para a análise de espectrometria no infravermelho para a determinação da profundidade de polimerização, pela técnica do filme vazado para o compósito não polimerizado e pela técnica da pastilha de brometo de potássio (KBr) para o compósito polimerizado. Foram confeccionados 5 CP de cada grupo. Em cada grupo, o compósito da base e do topo das amostras foi moído até se obter de 1,5 a 2,0 mg de pó e misturado com 70 mg de KBr, para obtenção da pastilha de KBr. Foi feita a análise de espectrofotometria no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). As absorções selecionadas para o cálculo foram 1610 cm-1 e 1637 cm-1, os picos dos espectros das ligações dos carbonos aromáticos e alifáticos, respectivamente. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente. Os grupos Gr1B, Gr2B, Gr3B e Gr4B representam, respectivamente, as bases dos CP confeccionados pelas matrizes de DB, TN, TB e AI. Já os Gr1T, Gr2T, Gr3T e Gr4T representam os topos. Médias (%) e DP: Gr1T (46,461,99), Gr2T (39,864,51), Gr3T (44,053,44) e Gr4T (38,045,08). Gr1B (40,441,49), Gr2B (36,153,81), Gr3B (40,093,18) e Gr4B (35,593,35). Em posse dos resultados, pôde-se concluir que os grupos do teflon negro, teflon branco e aço inoxidável não apresentaram diferenças entre o grau de conversão do topo e da base, enquanto que o grupo da dentina apresentou maior conversão do topo. Comparando as matrizes entre elas, pôde-se perceber que no topo, o GC do dente bovino é maior que o GC do aço inoxidável e do que o de teflon negro, o GC do teflon branco é maior que o GC do aço inoxidável e do que o de teflon negro. Já o topo dos grupos de dente bovino e teflon banco foram semelhantes. Nas bases dos CPs, não houve diferença significativa entre os grupos testados. De acordo com os resultados obtidos no experimento, pôde-se concluir que nos grupos do teflon negro, teflon branco e aço inoxidável não houve diferença entre 0 e 2 mm, ou seja, topo e base, o que mostra que o material de confecção da matriz não influênciou o grau de conversão do compósito. Já para o grupo da matriz de dentina, o topo apresentou valor de conversão monomérica maior, mostrando que, neste caso, o material da matriz interferiu no grau de conversão. Pode-se perceber também que existe uma tendência da matriz de teflon branco se assemelhar mais a matriz de dentina, pois foi o único grupo que apresentou semelhança nos valores de conversão monomérica no topo das amostras. Porém analisando a base das amostras, percebe-se que todos os grupos se comportaram de forma semelhante, obtendo valores do grau de conversão sem diferença significante.

Design, Synthesis, and Study of Novel Platforms for Iron-N2 Chemistry and Photoinduced, Copper-mediated C-N Bond Formation

Several new ligand platforms designed to support iron dinitrogen chemistry have been developed. First, we report Fe complexes of a tris(phosphino)alkyl (CP^iPr₃) ligand featuring an axial carbon donor intended to conceptually model the interstitial carbide atom of the nitrogenase iron-molybdenum cofactor (FeMoco). It is established that in this scaffold, the iron center binds dinitrogen trans to the C_alkyl anchor in three structurally characterized oxidation states. Fe-C_alkyl lengthening is observed upon reduction, reflective of significant ionic character in the Fe-C_alkyl interaction. The anionic (CP^iPr₃)FeN₂^- species can be functionalized by a silyl electrophile to generate (CP^iPr₃)Fe-N₂SiR₃. This species also functions as a modest catalyst for the reduction of N₂ to NH₃. Next, we introduce a new binucleating ligand scaffold that supports an Fe(μ-SAr)Fe diiron subunit that coordinates dinitrogen (N₂-Fe(μ-SAr)Fe-N₂) across at least three oxidation states (Fe^IIFe^II, Fe^IIFe^I, and Fe^IFe^I). Despite the sulfur-rich coordination environment of iron in FeMoco, synthetic examples of transition metal model complexes that bind N₂ and also feature sulfur donor ligands remain scarce; these complexes thus represent an unusual series of low-valent diiron complexes featuring thiolate and dinitrogen ligands. The (N₂-Fe(μ-SAr)Fe-N₂) system undergoes reduction of the bound N₂ to produce NH₃ (~50% yield) and can efficiently catalyze the disproportionation of N₂H₄ to NH₃ and N₂. The present scaffold also supports dinitrogen binding concomitant with hydride as a co-ligand. Next, inspired by the importance of secondary-sphere interactions in many metalloenzymes, we present complexes of iron in two new ligand scaffolds ([SiP^NMe₃] and [SiP^iPr₂P^NMe]) that incorporate hydrogen-bond acceptors (tertiary amines) which engage in interactions with nitrogenous substrates bound to the iron center (NH₃ and N₂H₄). Cation binding is also facilitated in anionic Fe(0)-N₂ complexes. While Fe-N₂ complexes of a related ligand ([SiP^iPr₃]) lacking hydrogen-bond acceptors produce a substantial amount of ammonia when treated with acid and reductant, the presence of the pendant amines instead facilitates the formation of metal hydride species.

Additionally, we present the development and mechanistic study of copper-mediated and copper-catalyzed photoinduced C-N bond forming reactions. Irradiation of a copper-amido complex, ((m-tol)₃P)₂Cu(carbazolide), in the presence of aryl halides furnishes N-phenylcarbazole under mild conditions. The mechanism likely proceeds via single-electron transfer from an excited state of the copper complex to the aryl halide, generating an aryl radical. An array of experimental data are consistent with a radical intermediate, including a cyclization/stereochemical investigation and a reactivity study, providing the first substantial experimental support for the viability of a radical pathway for Ullmann C-N bond formation. The copper complex can also be used as a precatalyst for Ullmann C-N couplings. We also disclose further study of catalytic C_alkyl-N couplings using a CuI precatalyst, and discuss the likely role of [Cu(carbazolide)₂]^- and [Cu(carbazolide)₃]^- species as intermediates in these reactions.

Finally, we report a series of four-coordinate, pseudotetrahedral P₃Fe^II-X complexes supported by tris(phosphine)borate ([PhBP₃Fe^R]^-) and phosphiniminato X-type ligands (-N=PR'₃) that in combination tune the spin-crossover behavior of the system. Low-coordinate transition metal complexes such as these that undergo reversible spin-crossover remain rare, and the spin equilibria of these systems have been studied in detail by a suite of spectroscopic techniques.

Análise molecular vibracional da interface adesivo-dentina após aplicação de múltiplas camadas de sistemas adesivos convencionais de dois passos

O propósito do presente estudo foi analisar o efeito da aplicação de múltiplas camadas consecutivas de dois sistemas adesivos convencionais de dois passos na difusão resinosa e padrão de distribuição dos componentes monoméricos resinosos. Dezesseis terceiros molares humanos hígidos foram tratados com os sistemas adesivos convencionais de dois passos de acordo com as instruções dos fabricantes ou com aplicações em múltiplas camadas consecutivas. Os espécimes foram seccionados paralelamente aos túbulos dentinários e as superfícies submetidas ao polimento com lixas 600, 1200, 1800, 2000 e 4000. Os espectros Raman foram coletados ao longo de uma linha perpendicular a interface adesivo-resina em intervalos de 1 ou 2 m. As medidas de difusão da resina adesiva e distribuição dos componentes monomériccos foram avaliadas pelos picos Raman de 1113 cm-1, 1609 cm-1 e 1454 cm-1. O gradiente de desmineralização usado na determinação da região de hibridização foi avaliado pelo pico de 960 cm-1 da apatita. De acordo com os resultados obtidos, a aplicação de múltiplas camadas apresentou uma tendência de homogeneização dos componentes poliméricos, dependente da composição química da resina adesiva.

Diseño de una tarjeta de drivers para un inversor de potencia.

[EN]The purpose of this project is to design a system which improves the e ciency of power inverters. The project is focused in the analysis of the di erent power semiconductors (based on silicon, silicon carbide and gallium nitride) and driver applications. This system can be implemented in di erent future versions of power inverters and in many kind of applications like electrical vehicles. Other than that, it can be also implemented on any machinery requiring an inverter obtaining more energy and reduce manufacturing costs.

High-performance 4H-SiC based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors with Al2O3 SiO2 films

4H-silicon carbide (SiC) metal-semiconductor-metal (MSM) ultraviolet (UV) photodetectors with Al2O3/SiO2 (A/S) films employed as antireflection/passivation layers have been demonstrated. The devices showed a peak responsivity of 0.12 A/W at 290 nm and maximum external quantum efficiency of 50% at 280 nm under 20 V electrical bias, which were much larger than conventional MSM detectors. The redshift of peak responsivity and response restriction effect were found and analyzed. The A/S/4H-SiC MSM photodetectors were also shown to possess outstanding features including high UV to visible rejection ratio, large photocurrent, etc. These results demonstrate A/S/4H-SiC photodetectors as a promising candidate for OEIC applications. (C) 2008 American Institute of Physics.

Medida de porosidade em SiC através de processamento digital de imagens.

Esforços constantes de pesquisa têm sido conduzidos na seleção de materiais, combinando propriedades de interesse (mecânicas, químicas, elétricas ou térmicas), versatilidade de uso, tempo de vida útil elevado e baixo custo de produção. A busca por materiais de elevado desempenho mecânico despertou grande interesse na pesquisa e desenvolvimento dos cerâmicos avançados com aplicações estruturais e funcionais, como o carbeto de silício. Entretanto, a porosidade ainda é vista como fator limitador do alto desempenho destes materiais visto que, acima de determinada porcentagem, reduz largamente sua resistência mecânica. Seu controle atualmente é realizado através de técnicas de alto custo, com a utilização de tomógrafos. Este trabalho buscou validar uma nova técnica, onde a porosidade foi avaliada através de processamento digital de imagens de microscopia ótica do material previamente lixado e polido em diversas profundidades, com controle dos parâmetros de lixamento e polimento. Esta nova metodologia mostrou-se apropriada e menos dispendiosa para a quantificação da porosidade do carbeto de silício, tendo sido validada para o estudo deste material.