Sinterização de matrizes cerâmicas à base de alumina reforçadas por carbetos a partir de precursores poliméricos

Ceramic composites produced with polymerics precursors have been studied for many years, due to the facility of obtaining a complex shape, at low temperature and reduces cost. The main objective of this work is to study the process of sintering of composites of ceramic base consisting of Al2O3 and silicates, reinforced for NbC, through the technique of processing AFCOP, as well as the influence of the addition of LZSA, ICZ and Al as materials infiltration in the physical and mechanical properties of the ceramic composite. Were produced ceramic matrix composites based SiCxOy e Al2O3 reinforced with NbC, by hidrosilylation reaction between D4Vi and D1107 mixtured with Al2O3 as inert filler, Nb and Al as reactive filler. The specimens produced were pyrolised at 1200, 1250 and 1400°C and infiltred with Al, ICZ and LZSA, respectively. Density, porosity, flexural mechanical strength and fracture surface by scanning electron microscopy were evaluated. The microstructure of the composites was investigated by X-ray diffraction to identify the presence of crystalline phases. The composites presented apparent porosity varying of 31 up to 49% and mechanical flexural strength of 14 up to 34 MPa. The infiltration process improviment of the densification and reduction of the porosity, as well as increased the values of mechanical flexural strength. The obtained phases had been identified as being Al3Nb, NbSi2, Nb5S3, Nb3Si and NbC. The samples that were submitted the infiltration process presented a layer next surface with reduced pores number in relation to the total volume

A multi-method study of the transformation of the carbonaceous skeleton of a polymer-based nanoporous carbon along the activation pathway

The change in the carbonaceous skeleton of nanoporous carbons during their activation has received limited attention, unlike its counterpart process in the presence of an inert atmosphere. Here we adopt a multi-method approach to elucidate this change in a poly(furfuryl alcohol)-derived carbon activated using cyclic application of oxygen saturation at 250 °C before its removal (with carbon) at 800 °C in argon. The methods used include helium pycnometry, synchrotron-based X-ray diffraction (XRD) and associated radial distribution function (RDF) analysis, transmission electron microscopy (TEM) and, uniquely, electron energy-loss spectroscopy spectrum-imaging (EELS-SI), electron nanodiffraction and fluctuation electron microscopy (FEM). Helium pycnometry indicates the solid skeleton of the carbon densifies during activation from 78% to 93% of graphite. RDF analysis, EELS-SI, and FEM all suggest this densification comes through an in-plane growth of sp2 carbon out to the medium range without commensurate increase in order normal to the plane. This process could be termed ‘graphenization’. The exact way in which this process occurs is not clear, but TEM images of the carbon before and after activation suggest it may come through removal of the more reactive carbon, breaking constraining cross-links and creating space that allows the remaining carbon material to migrate in an annealing-like process.

Hydrothermal carbonization of lignocellulosic biomass: Effect of process conditions on hydrochar properties

Although hydrothermal carbonization of biomass components is known to be mainly governed by reaction temperature, consistent reports on the effect and statistical significance of process conditions on hydrochar properties are still lacking. The objective of this research was to determine the importance and significance of reaction temperature, retention time and solid load on the properties of hydrochar produced from an industrial lignocellulosic sludge residue. According to the results, reaction temperature and retention time had a statistically significant effect on hydrochar ash content, solid yield, carbon content, O/C-ratio, energy densification and energy yield as reactor solid load was statistically insignificant for all acquired models within the design range. Although statistically significant, the effect of retention time was 3–7 times lower than that of reaction temperature. Predicted dry ash-free solid yields of attained hydrochar decreased to approximately 40% due to the dissolution of biomass components at higher reaction temperatures, as respective oxygen contents were comparable to subbituminous coal. Significant increases in the carbon contents of hydrochar led to predicted energy densification ratios of 1–1.5 with respective energy yields of 60–100%. Estimated theoretical energy requirements of carbonization were dependent on the literature method used and mainly controlled by reaction temperature and reactor solid load. The attained results enable future prediction of hydrochar properties from this feedstock and help to understand the effect of process conditions on hydrothermal treatment of lignocellulosic biomass.

Graphene NanoPlatelets Reinforced Tantalum Carbide consolidated by Spark Plasma Sintering

Hypersonic aerospace vehicles are severely limited by the lack of adequate high temperature materials that can withstand the harsh hypersonic environment. Tantalum carbide (TaC), with a melting point of 3880°C, is an ultrahigh temperature ceramic (UHTC) with potential applications such as scramjet engines, leading edges, and zero erosion nozzles. However, consolidation of TaC to a dense structure and its low fracture toughness are major challenges that make it currently unviable for hypersonic applications. In this study, Graphene NanoPlatelets (GNP) reinforced TaC composites are synthesized by spark plasma sintering (SPS) at extreme conditions of 1850˚C and 80-100 MPa. The addition of GNP improves densification and enhances fracture toughness of TaC by up to ~100% through mechanisms such as GNP bending, sliding, pull-out, grain wrapping, crack bridging, and crack deflection. Also, TaC-GNP composites display improved oxidation behavior over TaC when exposed to a high temperature plasma flow exceeding 2500 ˚C.

Sensor psychrometric approaches to mitigating aflatoxins in maize dried on farms in Kenya

Kenia liegt in den Äquatorialtropen von Ostafrika und ist als ein weltweiter Hot-Spot für Aflatoxinbelastung insbesondere bei Mais bekannt. Diese toxischen und karzinogenen Verbindungen sind Stoffwechselprodukte von Pilzen und so insbesondere von der Wasseraktivität abhängig. Diese beeinflusst sowohl die Trocknung als auch die Lagerfähigkeit von Nahrungsmitteln und ist somit ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von energieeffizienten und qualitätsorientierten Verarbeitungsprozessen. Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, die Veränderung der Wasseraktivität während der konvektiven Trocknung von Mais zu untersuchen. Mittels einer Optimierungssoftware (MS Excel Solver) wurde basierend auf sensorerfassten thermo-hygrometrischen Daten der gravimetrische Feuchteverlust von Maiskolben bei 37°C, 43°C und 53°C vorausberechnet. Dieser Bereich stellt den Übergang zwischen Niedrig- und Hochtemperaturtrocknung dar. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede im Verhalten der Körner und der Spindel. Die Trocknung im Bereich von 35°C bis 45°C kombiniert mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten (> 1,5 m / s) begünstigte die Trocknung der Körner gegenüber der Spindel und kann daher für eine energieeffiziente Trocknung von Kolben mit hohem Anfangsfeuchtegehalt empfohlen werden. Weitere Untersuchungen wurden zum Verhalten unterschiedlicher Schüttungen bei der bei Mais üblichen Satztrocknung durchgeführt. Entlieschter und gedroschener Mais führte zu einem vergrößerten Luftwiderstand in der Schüttung und sowohl zu einem höheren Energiebedarf als auch zu ungleichmäßigerer Trocknung, was nur durch einen erhöhten technischen Aufwand etwa durch Mischeinrichtungen oder Luftumkehr behoben werden könnte. Aufgrund des geringeren Aufwandes für die Belüftung und die Kontrolle kann für kleine landwirtschaftliche Praxisbetriebe in Kenia daher insbesondere die Trocknung ganzer Kolben in ungestörten Schüttungen empfohlen werden. Weiterhin wurde in der Arbeit die Entfeuchtung mittels eines Trockenmittels (Silikagel) kombiniert mit einer Heizquelle und abgegrenztem Luftvolumen untersucht und der konventionellen Trocknung gegenüber gestellt. Die Ergebnisse zeigten vergleichbare Entfeuchtungsraten während der ersten 5 Stunden der Trocknung. Der jeweilige Luftzustand bei Verwendung von Silikagel wurde insbesondere durch das eingeschlossene Luftvolumen und die Temperatur beeinflusst. Granulierte Trockenmittel sind bei der Maistrocknung unter hygienischen Gesichtspunkten vorteilhaft und können beispielsweise mit einfachen Öfen regeneriert werden, so dass Qualitätsbeeinträchtigungen wie bei Hochtemperatur- oder auch Freilufttrocknung vermieden werden können. Eine hochwertige Maistrocknungstechnik ist sehr kapitalintensiv. Aus der vorliegenden Arbeit kann aber abgeleitet werden, dass einfache Verbesserungen wie eine sensorgestützte Belüftung von Satztrocknern, der Einsatz von Trockenmitteln und eine angepasste Schüttungshöhe praktikable Lösungen für Kleinbauern in Kenia sein können. Hierzu besteht, ggf. auch zum Aspekt der Verwendung regenerativer Energien, weiterer Forschungsbedarf.