Síntese e caracterização de microesferas poliméricas reticuladas à base de poli(ácido metacrílico) contendo nanopartículas magnéticas de ferritas de manganês

As nanopartículas de ferritas de manganês (MnFe2O4) tem sido de grande interesse por causa de suas notáveis propriedades magnéticas doces (baixa coercividade e moderada magnetização de saturação) acompanhada com boa estabilidade química e dureza mecânica. A formação de materiais híbridos/compósito estabiliza as nanopartículas magnéticas (NPMs) e gera funcionalidades aos materiais. Entretanto, não foi encontrada na literatura uma discussão sobre a síntese e as propriedades de polímeros polares reticulados à base de ácido metacrílico contendo ferritas de manganês na matriz polimérica. Assim, o objetivo desta Dissertação foi produzir partículas esféricas poliméricas reticuladas, com boas propriedades magnéticas, à base de ácido metacrílico, estireno, divinilbenzeno e ferritas de manganês. Neste trabalho, foram sintetizados compósitos de ferrita de manganês (MnFe2O4) dispersa em copolímeros de poli(ácido-metacrílico-co-estireno-co-divinilbenzeno), via polimerização em suspensão e em semi-suspensão. Foram variados os teores de ferrita (1% e 5%) e a concentração do agente de suspensão (0,2% e 5%). Além disso, foram testadas sínteses contendo a fase orgânica pré-polimerizada, e também a mistura da ferrita na fase orgânica (FO), antes da etapa da polimerização em suspensão. Os copolímeros foram analisados quanto as suas morfologias - microscopia óptica; propriedades magnéticas e distribuição das ferritas na matriz polimérica - VSM, SEM e EDS-X; propriedades térmicas TGA; concentração de metais presentes na matriz polimérica absorção atômica. As ferritas foram avaliadas quanto à cristalografia XRD. A matriz polimérica foi avaliada pela técnica de FTIR. As amostras que foram pré-polimerizadas e as que além de pré-polimerizadas foram misturadas as ferritas de manganês na FO, apresentaram as melhores propriedades magnéticas e uma incorporação maior da ferrita na matriz polimérica. Essas rotas sintéticas fizeram com que os copolímeros não apresentassem aglomeração, e também minimizou a presença de ferritas na superfície das microesferas. Em geral, todos os copolímeros obtidos apresentaram as características de materiais magneticamente doces além do superparamagnetismo. Foi constatado que o aumento da concentração do PVA e a diminuição da concentração da ferrita fazem com que os diâmetros das microesferas decresçam. Os resultados de TGA e DTG mostraram que ao misturar as ferritas na FO, a concentração de material magnético na matriz polimérica aumenta cerca de 10%. Entretanto, somente a amostra PM2550, pré-polimerizada e com as ferritas misturadas na FO (5% de ferrita e 0,2% de PVA), apresentou potencial aplicação. Isso porque as ferritas não ficaram expostas na superfície das microesferas, ou seja, o material magnético fica protegido de qualquer ação externa

2-氨基-6-乙氧基苯并噻唑类偶氮染料及其金属鏊合物的合成及光学热学性能研究

合成了2-（2-氨基-6-乙氧基苯并噻唑基偶氮）-5-（N,N-二乙基氨基）三氟甲基磺酰苯胺偶氮染料（EBTDATFS）及其与乙酸镍、乙酸钴、乙酸铜、乙酸锌等金属盐鏊合的金属鏊合物。通过红外光谱、紫外-可见吸收光谱和MALDI质谱等对染料及其金属鏊合物进行了结构表征;使用旋涂方法在K9玻璃和抛光的单晶硅基片上制备薄膜;研究了镍金属鏊合物的热学性能;使用椭偏仪研究了Ni和Zn鏊合物的光学常数。结果表明：4种金属鏊合物薄膜最大吸收光谱为621-629nm,且长波边吸收峰陡峭;TGA-DSC测试结果表明镍金属鏊

Rare earth dibenzoylmethane complexes for potential application as high-density recordable optical recording materials

Three kinds of rare earth complexes derived from dibenzoylmethane (DBM) ligand were synthesized by reacting free ligand and different rare earth ions(La (3+), Sm3+ and Gd3+). Their contents and structures were postulated based on elemental analysis, LDI-TOF-MS, FT-IR spectra and UV-Vis spectra. Smooth films on K9 glass substrates were prepared using the spin-coating method. Their solubility in organic solvents, absorption and reflection properties of thin film and thermal stability of these complexes were evaluated. These complexes would be a promising recording material for high-density digital versatile disc-recordable (HD-DVD-R) system. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

氟磷酸盐玻璃的应用研究进展

氟磷酸盐玻璃系统南于其特殊的光学性能和优良的机做与热学性能一直是特种光学玻璃材料领域的一个研究热点。总结了氟磷酸盐玻璃的分类及玻璃组分与其结构的关系，综述了氟磷玻璃在光学器件、高能高功率激光玻璃、光纤激光器、光纤放大器及上转换发光基质材料等领域上的应用，并对其未来的发展进行了展望。

TeO2-ZnCl2-BaO-NaF玻璃系统的结构及中红外透过特性的研究

制备了一种新型的氧卤碲酸盐玻璃：（80-x）TeO2—15ZnCl2-xBaO-5NaF（x=30、20、10、0mol％），对玻璃的机械强度、热稳定性、拉曼光谱、紫外吸收光谱、红外透过光谱等特性进行了研究．通过拉曼光谱分析研究了玻璃组分含量的变化对玻璃结构和红外透过性能的影响．结果表明，随着BaO含量的增加，玻璃在红外波段透过率显著增加，并且红外透过截止波长向长波方向移动，本文对这一实验结果进行了机理性的研究探讨．同时，通过在熔制过程中通入高纯O2，以及引入适量的卤化物有效地除去玻璃中的[OH]基团，使

γ-LiAlO2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γ-LIAlO2晶体，但是晶体的高熔点和易挥发性限制了γ-LiAlO2晶体质量．采用气相传输平衡法（vapor transport equilibration technique，VTE）工艺对晶体改性，半高宽（FWHM）值从116．9arcsec降至44．2arcsec，继续升高VTE处理温度至1300℃，FWHM值反而升高至55．2arcsec．快速提拉法生长出来晶体，[100]方向和[001]方向的热膨胀系数分别为17．2398×10^-6／K，10．7664×10

Bulk crystal growth and efficient diode-pumped laser performance of Yb 3+:Sc2SiO5

A bulk crystal of Yb:Sc2SiO5 (Yb:SSO) with favorable thermal properties was successfully obtained by the Czochralski method. The energy level diagrams for Yb:SSO crystal were determined by optical spectroscopic analysis and semi-empirical crystal-field calculations using the simple overlap model. The full width at half maximum of the absorption band centering at 976 nm was calculated to be 24 nm with a peak absorption cross-section of 9.2x10(-21) cm(2). The largest ground-state splitting of Yb3+ ions is up to 1027 cm(-1) in a SSO crystal host. Efficient diode-pumped laser performance of Yb:SSO was primarily demonstrated with a slope efficiency of 45% and output power of 3.55 W.

Avaliação da biodegradabilidade de filmes de polihidroxibutirato com borracha natural

A modernidade exige materiais versáteis, resistentes e, durante um longo tempo os plásticos serviram a esse propósito. Entretanto, o acúmulo desses materiais ao serem descartados no meio ambiente tornou-se um problema Os polímeros biodegradáveis surgiram neste cenário como alternativa para evitar o acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente. O polihidroxibutirato (PHB) representa uma classe de polímeros biodegradáveis, mas que apresenta um alto custo e possui ainda propriedades térmicas limitadas. A borracha natural possui excelentes propriedades mecânicas, resistência ao envelhecimento, flexibilidade e apresenta melhor custo benefício se comparada com as borrachas sintéticas. Neste estudo, foram elaboradas misturas poliméricas de polihidroxibutirato (PHB) e látex de borracha natural em diferentes concentrações, por prensagem à quente. Os ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA), espectrometria na região do infravermelho (FTIR), microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizados para caracterizar e avaliar as propriedades das misturas poliméricas. O PHB e as misturas com borracha natural foram submetidos ao ensaio de biodegradabilidade através do enterro em solo simulado, conforme a norma ASTM G 160-03, variando por um período de 2 a 17 semanas. Ao final de cada período foram determinadas a perda de massa, a morfologia dos corpos de prova e foram realizadas as análises de DSC, TGA e FTIR. As misturas poliméricas apresentaram menor resistência térmica do que o PHB. No ensaio de biodegradabilidade, as misturas foram consideradas biodegradáveis, segundo a norma ASTM G 160-03 e tiveram a porcentagem de cristalinidade reduzida, tendo o teor de borracha natural contribuído para aumentar a taxa de biodegradação. As análises por MEV comprovaram a existência de consórcios de microrganismos, responsáveis pela biodegradação do PHB e das misturas poliméricas

Influência da reorientação de spin nas propriedades termomagnéticas dos compostos da série Ho1-yGdyAl2

Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e termomagnéticas dos pseudobinários Ho1-yGdyAl2, através de abordagens experimentais e teóricas. A parte experimental envolveu a preparação de cinco amostras, com as concentrações y = 0, 0,25, 0,5, 0,75 e 1, assim como medidas de magnetização, calor especifico e da variação adiabática da temperatura. Na parte teórica usamos um hamiltoniano modelo que leva em consideração a interação dos íons com o campo magnético aplicado, com o campo elétrico cristalino e a troca entre os íons magnéticos. A entropia da rede foi considerada na aproximação de Debye e a entropia eletrônica na aproximação do gás de elétrons livres. A influência das reorientações de spin, espontâneas e induzidas pelo campo magnético, na magnetização e no calor especifico foram investigadas sistematicamente tanto a partir de dados experimentais quanto teoricamente. Também obtemos resultados teóricos para a variação de entropia e variação adiabática da temperatura alterando a intensidade ou a direção do campo magnético.

Síntese e caracterização de filmes de nanopartículas de prata dispersas em poli(uretano-ureia) para separação de gases petroquímicos

A utilização de novos materiais aplicados aos processos de separação por membranas tem sido objeto de constante pesquisa acadêmica e tecnológica. Na permeação de gases petroquímicos, a modificação de estruturas poliméricas e o uso de membranas de transporte facilitado por adição de sais contendo metais ou nanopartículas destacam-se dentre as opções disponíveis. Os objetivos deste trabalho foram avaliar alterações químicas, estruturais e térmicas na matriz polimérica de poli(uretano-ureia) (PUU) provocadas pela adição de nanopartículas de prata (AgNps) e obter dados de pemeabilidade de gases petroquímicos (C2H4, C2H6, CO2 e N2) para avaliar a influência das AgNps no transporte desses gases através do filme polimérico. Alterações nos espectros de FTIR nas bandas de estiramento das ligações C-O-C e C=O (uretânica e ureica), e deslocamentos nos picos de difração, demonstram que houve interação entre as AgNps e o oxigênio éter do PUU. A interação com as AgNps diminuiu a estabilidade térmica dos domínios flexíveis do polímero, região onde são encontrados os grupos éteres. As imagens de TEM mostraram que houve baixa dispersão das Nps na matriz polimérica. A interação das AgNps com o grupo éter diminuiu a permeabilidade de todos os gases, porém a redução da permeabilidade do CO2 e do C2H4 foi muito mais significativa, mostrando a interferência das AgNps na sorção desses dois gases. O transporte facilitado de olefinas através dos filmes poliméricos não foi observado, em parte, causado pela baixa dispersão das AgNps na matriz polimérica. Apesar da interação, não foi possível responder se a superfície das Nps estava ativada para o transporte facilitado. Contudo, através dos resultados do trabalho foi possível propor um mecanismo de interação entre as AgNps e o PUU, e verificar como a presença das Nps pode alterar a interação da matriz polimérica com gases petroquímicos

Avaliação de propriedades mecânicas e térmicas de compósito à base de polietileno de alta densidade e hidroxiapatita deficiente de cálcio

No presente trabalho, foram processados compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) com hidroxiapatita deficiente de cálcio (HA), com o objetivo de obter materiais com melhores propriedades mecânicas e bioatividade. A adição da HA deficiente de cálcio proporcionou um aumento no módulo de elasticidade (maior rigidez), menor resistência ao impacto e decréscimo do grau de cristalinidade do PEAD, proporcionando uma maior bioatividade ao material. A análise térmica exploratória (sistema não isotérmico) foi realizada por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foram avaliados os teores de fosfato de cálcio e a velocidade de rotação da rosca no processamento dos materiais. No estudo da cristalização não-isotérmica observou-se uma diminuição da temperatura de cristalização com o aumento da taxa de resfriamento para todos os materiais sintetizados. A energia de ativação (Ea) da cristalização dos materiais foi avaliada por meio dos métodos Kissinger e Ozawa. A amostra com 5% de HA deficiente de cálcio e velocidade de processamento de 200 rpm foi a que apresentou menor valor de energia de ativação, 262 kJ/mol, menor desvio da linearidade e a que mais se assemelhou à matriz de PEAD sem HA. O teor de hidroxiapatita deficiente de cálcio não favorece o processo de cristalização devido à alta energia de ativação determinada pelos métodos descritos. Provavelmente, a velocidade de rotação, favorece a dispersão da carga na matriz de PEAD, dificultando o processo de cristalização. Na aplicação do método de Osawa-Avrami, os coeficientes de correlação indicaram perda na correlação linear. Estas perdas podem estar associadas a uma pequena percentagem de cristalização secundária e/ou à escolha das temperaturas utilizadas para determinar a velocidade de cristalização. Na determinação dos parâmetros pelo método de Mo, as menores percentagens de cristalização apresentaram um grande desvio da linearidade, com coeficiente de correlação bem menor que 1 e com o aumento da percentagem de cristalização, o desvio da linearidade diminui, ficando próximo de 1. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Mo e de Osawa-Avrami não foram capazes de definir o comportamento cinético dos materiais produzidos neste trabalho.

Preparação, caracterização e avaliação de nanocompósitos de PBAT/amido de milho e vermiculita organofilizada

Nos últimos 20-30 anos polímeros biodegradáveis vêm sendo estudados e desenvolvidos e atualmente já são comercializados. Contudo, o custo, a processabilidade e algumas propriedades ainda dificultam a penetração desses polímeros no mercado e a competição com as chamadas commodities. Não são poucos os autores que se dedicam a desenvolver aditivos e formulações para superar essas limitações. Desta forma, esta Tese se dedicou ao desenvolvimento de compósitos de Ecobras, fabricado pela Basf e comercializado pela Corn Products, utilizando como carga mineral resíduo da extração da bauxita, no município de Santa Luzia/PB, o qual consiste em sua totalidade de vermiculita. Esta vermiculita foi quimicamente modificada com sais de alquil fosfônio para melhorar a compatibilidade com a matriz polimérica e também espaçar as camadas de aluminossilicato. De fato, a modificação com o brometo de hexadecil tributil fosfônio resultou na esfoliação da vermiculita tornando-a potencialmente apropriada para a obtenção de nanocompósitos. A preparação dos compósitos foi realizada pelo método de intercalação no estado fundido e foram comparadas a utilização da câmara interna de mistura e da mini extrusora de dupla rosca, sendo esta última mais eficaz na dispersão da vermiculita, conforme revelado pela microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e reometria de placas. O grau de dispersão também foi influenciado pela estrutura química do modificador da vermiculita e pelo teor dessa carga incorporada à matriz. Teores mais elevados levaram a formação de aglomerados, enquanto a modificação da carga implicou na formação de micro e nanocompósitos. Ainda houve alterações das propriedades térmicas com aumento dos valores da temperatura de transição vítrea, de cristalização e fusão, embora o grau de cristalinidade tenha sido mantido. Nitidamente, foram obtidos materiais mais rígidos, com maior módulo e menor capacidade de deformação. Cerca de 58% de perda de massa foi observada para os micro e nanocompósitos obtidos após 17 semanas de enterro em solo simulado para avaliação da biodegradabilidade, valor bem próximo ao Ecobras puro. De modo geral, a incorporação das diferentes vermiculitas retardou nas primeiras semanas a biodegradação, provavelmente em função de modificações na estrutura cristalina, conforme sugerido pelos maiores valores de temperatura de fusão observados durante o acompanhamento do processo de biodegradação. No entanto, após 7 semanas os perfis de biodegradação dos micro e nanocompósitos se aproximaram bastante do Ecobras puro. Desta forma, foi possível nesta Tese obter um nanocompósito de Ecobras com vermiculita modificada com brometo de hexadecil fosfônio utilizando ferramentas comuns de processamento no estado fundido com biodegradabilidade próxima ao polímero de partida, porém mais rígido e menos deformável

Half-bridge SIC inverter for hybrid electric vehicles: Design, development and testing at higher operating temperature

In recent years, Silicon Carbide (SiC) semiconductor devices have shown promise for high density power electronic applications, due to their electrical and thermal properties. In this paper, the performance of SiC JFETs for hybrid electric vehicle (HEV) applications is investigated at heatsink temperatures of 100 °C. The thermal runaway characteristics, maximum current density and packaging temperature limitations of the devices are considered and the efficiency implications discussed. To quantify the power density capabilities of power transistors, a novel 'expression of rating' (EoR) is proposed. A prototype single phase, half-bridge voltage source inverter using SiC JFETs is also tested and its performance at 25 °C and 100 °C investigated.

Fabrication, densification, and replica molding of 3D carbon nanotube microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, labon- a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1,2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3. © 2012 Journal of Visualized Experiments.

Fertile-free fuels in pressurized water reactors: Design challenges and solutions

This paper investigates the basic feasibility of using reactor-grade Pu in fertile-free fuel (FFF) matrix in pressurized water reactors (PWRs). Several important issues were investigated in this work: the Pu loading required to achieve a specific interrefueling interval, the impact of inert matrix composition on reactivity constrained length of cycle, and the potential of utilizing burnable poisons (BPs) to alleviate degradation of the reactivity control mechanism and temperature coefficients. Although the subject was addressed in the past, no systematic approach for assessment of BP utilization in FFF cores was published. In this work, we examine all commercially available BP materials in all geometrical arrangements currently used by the nuclear industry with regards to their potential to alleviate the problems associated with the use of FFF in PWRs. The recently proposed MgO-ZrO2 solid-state solution fuel matrix, which appears to be very promising in terms of thermal properties and radiation damage resistance, was used as a reference matrix material in this work. The neutronic impact of the relative amounts of MgO and ZrO2 in the matrix were also studied. The analysis was performed with a neutron transport and fuel assembly burnup code BOXER. A modified linear reactivity model was applied to the two-dimensional single fuel assembly results to approximate the full core characteristics. Based on the results of the performed analyses, the Pu-loaded FFF core demonstrated potential feasibility to be used in existing PWRs. Major FFF core design problems may be significantly mitigated through the correct choice of BP design. It was found that a combination of BP materials and geometries may be required to meet all FFF design goals. The use of enriched (in most effective isotope) BPs, such as 167Er and 157Gd, may further improve the BP effectiveness and reduce the fuel cycle length penalty associated with their use.