Estágios iniciais da eletrodeposição de cobalto e níquel acompanhados por EC-STM e EC-AGFM

Neste trabalho foram eletrodepositados filmes ultrafinos de cobalto e níquel sobre substrato de Au/mica. Os estágios iniciais da deposição foram acompanhados in-situ pelo uso das técnicas de EC-STM (microscopia de varredura por tunelamento – modo eletroquímico) e EC-AGFM (magnetome tria de força de gradiente de campo alternado – modo eletroquímico), que se constitui em uma nova técnica para avaliação de propriedades magnéticas de filmes ultrafinos eletrodepositados. Como resultado, foi obtido o comportamento eletroquímico do eletrodo de Au/mica em meios contendo cobalto ou níquel, acrescidos ou não, dos aditivos: sacarina e tiouréia e a caracterização magnética dos filmes formados. Os dados obtidos por EC-STM revelaram a estrutura dos filmes de cobalto e níquel em baixa espessura (algumas monocamadas). A deposição de cobalto inicia com uma bicamada e o crescimento continua quase camada por camada. Para o caso do níquel o modo de crescimento está associado ao potencial aplicado: filmes crescidos em –1,1VMSE apresentaram nucleação instantânea, enquanto para –1,2VMSE foi observada nucleação progressiva. Pela análise dos dados obtidos por EC-AGFM, foi possível relacionar a estrutura dos filmes as suas propriedades magnéticas. Foi encontrada anisotropia magnética perpendicular somente para os filmes de cobalto em torno de 1,3ML de espessura. O efeito dos aditivos sacarina e tiouréia nas medidas magnéticas também foi estudado.

Blendas de polipropileno com elastômeros termoplásticos tipo SBS e SEBS

Neste trabalho, foram preparadas blendas de polipropileno (PP) com elastômeros termoplásticos (TPE) tipo SBS (poliestireno-bloco-polibutadieno-blocopoliestireno) e tipo SEBS (poliestireno-bloco-poli(etileno-co-butileno)-blocopoliestireno) a fim de se avaliar a influência do tipo e concentração de elastômero nas propriedades do polímero final. Foram utilizados como matrizes de polipropileno um homopolímero (PP-H) e um copolímero aleatório de propileno-co-etileno (PP-R). A fim de avaliar o efeito da presença de um agente nucleante na matriz PP-R, algumas blendas de PP-R/TPE foram preparadas utilizando-se dibenzilideno sorbitol (DBS). Os resultados mostraram que o TPE teve efeito nucleante na cristalização do PP, aumentando a temperatura de cristalização (Tc) e estreitando o pico de fusão, sendo que o SBS teve um maior efeito do que o SEBS em ambas matrizes, resultando em maiores valores de Tc. Embora o efeito de nucleação possa mudar a cristalinidade da matriz na blenda, as propriedades mecânicas foram mais suscetíveis às alterações na morfologia ou dispersão do TPE nas matrizes de PP. Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as morfologias das blendas com TPE apresentaram-se diferenciadas, dependendo do tipo e principalmente da quantidade adicionada de TPE em cada matriz. Na matriz PP-H observou-se um maior número de domínios de TPE do que nas matrizes PP-R e PP-RN O tamanho médio dos domínios elastoméricos nas blendas PP/SEBS foram menores e mais bem dispersos do que nas blendas PP/SBS, resultando em um material com melhor resistência ao impacto à baixa temperatura. Ensaios de tensão-deformação mostraram que a adição dos TPES diminui a tensão no escoamento e o módulo de Young para todas matrizes, aumentando o alongamento na ruptura de forma mais significativa no caso das blendas PP-R/TPE. Ambos TPES tiveram igual influência nas propriedades de tração, especialmente com a matriz PPR, mostrando que ambos elastômeros podem ser usados como modificadores de impacto, em diferentes formulações que atendam aplicações específicas de mercado.

Uso do método das interfaces coesivas na análise da simulação do comportamento de fratura em materiais frágeis

Este trabalho apresenta uma abordagem numérica da fratura baseada no Método dos Elementos Finitos na qual são considerados materiais frágeis como objeto de estudo. As simulações realizadas são possíveis através de um algoritmo computacional que consiste na implementação de molas entre as faces dos elementos finitos. Esta composição constitui o método denominado Interfaces Coesivas. As molas fornecem o efeito de coesão e é representado por leis constitutivas do tipo bi-linear. Sua descrição é apresentada, bem como sua implementação na análise. Tanto o modo I como o modo II de ruptura são considerados. Com o objetivo de verificar o presente modelo com outros resultados e soluções, são analisados exemplos numéricos e experimentais extraídos da literatura. Tais exemplos tratam da nucleação, propagação e eventuais paradas de trincas em peças estruturais submetidas aos mais diversos carregamentos e condições de contorno. É ainda discutido como os parâmetros de fratura do material interferem no processo de ruptura. Uma tentativa é feita de determinar estes parâmetros, em especial no caso de concreto.

Eletrodeposição de Co sobre n-Si(100) e caracterização dos depósitos formados

O presente trabalho tem como objetivo a eletrodeposição de cobalto, metal que apresenta caráter magnético, sobre um substrato de silício (100) tipo “n”, tendo em vista que a eletrodeposição em um substrato semicondutor apresenta diferenças se comparada à eletrodeposição em um substrato metálico (condutor). Investigou-se a possível influência do nível de dopagem do semicondutor nas características do sistema eletroquímico e nos depósitos de cobalto. Para isto foram utilizadas amostras de Si (100) tipo “n”, de duas diferentes resistividades: <0,005Wcm e 50-100Wcm. Os depósitos de cobalto foram obtidos a partir de duas diferentes técnicas: potenciostática e galvanostática. Foram realizadas curvas de voltametria cíclica em solução contendo íon cobalto e em solução isenta do mesmo. Soluções de duas diferentes concentrações, 1mM e 10mM de CoSO4, foram utilizadas nos experimentos. Sacarina foi adicionada eventualmente à solução com o objetivo de refinar o tamanho dos núcleos de cobalto. A cinética de nucleação foi estudada utilizando os modelos teóricos para nucleação instantânea e progressiva propostos por Scharifker e Hills Tanto as curvas de voltametria cíclica quanto as cronopotenciométricas e cronoamperométricas apresentaram comportamento diferenciado quando da utilização de um eletrodo semicondutor com as duas diferentes resistividades. Através da utilização de um eletrodo metálico foi possível verificar as diferenças de comportamento existentes entre um eletrodo condutor e um semicondutor. Os depósitos de cobalto foram morfologicamente caracterizados por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. A superfície hidrogenada do silício, após a remoção do óxido de silício, foi observada por microscopia de força atômica. A técnica de difração de raios x foi utilizada para a verificação da estrutura do substrato e dos eletrodepósitos de cobalto. A caracterização magnética dos filmes de cobalto foi realizada por um magnetômetro de campo de gradiente alternado (AGFM). Os depósitos de cobalto obtidos potenciostaticamente apresentaram diferenças morfológicas quando obtidos sobre substrato de silício de diferentes resistividades. Apesar das diferenças morfológicas, as curvas de magnetização foram semelhantes. Com relação à microestrutura, houve a ocorrência de orientação preferencial e de ambas as fases do cobalto,hexagonal compacta e cúbica de face centrada. O aditivo sacarina alterou significativamente a morfologia, microestrutura e comportamento magnético dos depósitos. Depósitos galvanostáticos não apresentaram diferença morfológica significativa quando obtidos sobre silício de duas diferentes resistividades, porém, são morfologicamente diferentes dos depósitos potenciostáticos. A microestrutura destes depósitos apresentou predominância da fase amorfa. As curvas de magnetização também apresentaram diferenças das curvas obtidas para os depósitos potenciostáticos.

O modelo de Gurson para dano dúctil : estratégia computacional e aplicações

Este trabalho trata do emprego do modelo de dano dúctil de Gurson e de alguns aspectos relativos a sua implementação computacional. Emprega-se como ponto de partida o programa Metafor, código de elementos finitos voltado para a simulação de problemas de conformação mecânica, contemplando portanto grandes deformações plásticas. Estudam-se alguns casos simples procurando identificar a influência de cada parâmetro do modelo de Gurson na resposta. É discutida a aplicação dos modelos de nucleação de vazios usualmente empregados em conjunto com a superfície de escoamento de Gurson em situações onde há reversão de solicitação. São propostas alterações nos modelos usuais de nucleação de forma a minorar resultados incoerentes verificados. Apresenta-se um algoritmo alternativo ao método de Newton-Raphson para a solução do sistema de equações associado à forma fraca das equações de equilíbrio, em situações onde a rigidez fica muito pequena. Tal algoritmo é implementado e testado. Um algoritmo de integração de tensões é apresentado e implementado, mostrando-se sua vantagem do ponto de vista de robustez, ou seja, obtenção da resposta correta a despeito do tamanho de incremento empregado. Também é discutido um procedimento para desconsiderar elementos que apresentem ruptura local Estudam-se problemas envolvendo geração de calor por deformação plástica em conjunto com a formulação do modelo de Gurson, mostrando que a consideração de acoplamento termo-mecânico com dano traz vantagens em algumas simulações. É discutida a implementação do modelo de Gurson sobre a versão tridimensional do Metafor, que contempla a formulação lagrangiana-euleriana arbitrária (LEA). Ao final, é feita uma simulação inicial do comportamento de espumas metálicas.

Café e indústria no interior de São Paulo: (o caso de São Carlos)

E difícil determinar com exatidão a época em que os proprietários de terra resolveram organizar suas fazendas, levando á nucleação de alguma atividade econômica na região de São Carlos de forma a sobrepujar o mero movimento de apropriação de terras com fins inteiramente especulativos já marcante a indústria cafeeira naquela região, entretanto o Brasil cresceu com o ouro verde se assim propriamente dita.

Efetividade do clareamento dentário com peróxido de carbamida a 10% e avaliação dos efeitos adversos sobre o esmalte dentário

The aim of the present study was to assess the effectiveness and adverse effects on dental enamel caused by nightguard vital bleaching with 10% carbamide peroxide. This was accomplished through the interaction of researchers from different areas such as dentistry, materials engineering and physics. Fifty volunteers took part in the doubleblind randomized controlled clinical trial. They were allocated to an experimental group that used Opalescence PF 10% (OPA) and a control group that used a placebo gel (PLA). Fragments of human dental enamel from the vestibular surface of healthy premolars, extracted for orthodontic reasons, were fixed to the vestibular surface of the first upper molars of the volunteers for in situ observation. Bleaching was performed at night for 21 days. The observation periods included Baseline (BL), T0 (21 days), T30 (30 days after treatment) and T180 (180 days after treatment, only for the OPA group). Tooth color was assessed by comparing it with the Vita® scale and by the degree of satisfaction expressed by the volunteer. We also assessed adverse clinical effects, dental sensitivity and gingival bleeding. The study of adverse effects on enamel was conducted in vivo and in situ, using the DIAGNOdent® laser fluorescence device to detect mineral loss. Scanning electron microscopy (SEM) was used to check for superficial morphological alterations, energy dispersive spectrophotometry (EDS) to semiquantitatively assess chemical composition using the Ca/P ratio, and the x-ray diffraction (XRD) technique to observe alterations in enamel microstructure. The results showed that nightguard vital bleaching with 10% carbamide peroxide was effective in 96% of the cases, versus 8% for the PLA group. Dental sensitivity was present in 36% (9/25) of the cases. There was no significant association between gingival bleeding and the type of gel used (p = 1.00). In vivo laser fluorescence analysis showed no difference in values for the control group, whereas in the OPA group there was a statistically significant difference between baseline values in relation to the subsequent periods (p<0.01), with lower mean values for post-bleaching times. There was a significant difference between the groups for times T0 and T30. Micrographic analysis showed no enamel surface alterations related to the treatment performed. No significant alteration in Ca/P ratio was observed in the OPA group (p = 0.624) or in the PLA group (p = 0.462) for each of the observation periods, nor between the groups studied (p=0.102). The XRD pattern for both groups showed the presence of three-phase Hydroxyapatite according to JCPDS files (9-0432[Ca5(PO4)3(OH)], 18-0303[Ca3(PO4)2.xH2O] and 25-0166[Ca5(PO4)3(OH, Cl, F)]). No other peak associated to other phases was found, independent of the group analyzed, which reveals there was no disappearance, nucleation or phase transformation. Neither was there any alteration in peak pattern location. With the methodology and protocol used in this study, nightguard vital bleaching with 10% carbamide peroxide proved to be an effective and safe procedure for dental enamel

Avaliação da temperatura de cristalização da parafina em sistemas: parafina, solvente e tensoativo

The formation of paraffin deposits is common in the petroleum industry during production, transport and treatment stages. It happens due to modifications in the thermodynamic variables that alter the solubility of alkanes fractions present in petroleum. The deposition of paraffin can provoke significant and growing petroleum losses, arriving to block the flow, hindering to the production. This process is associated with the phases equilibrium L-S and the stages and nucleation, growth and agglomeration the crystals. That process is function of petroleum intrinsic characteristics and temperature and pressure variations, during production. Several preventive and corrective methods are used to control the paraffin crystallization, such as: use of chemical inhibitors, hot solvents injection, use of termochemistry reactions, and mechanical removal. But for offshore exploration this expensive problem needs more investigation. Many studies have been carried through Wax Appearance Temperature (WAT) of paraffin; therefore the formed crystals are responsible for the modification of the reologics properties of the oil, causing a lot off operational problems. From the determination of the WAT of a system it is possible to affirm if oil presents or not trend to the formation of organic deposits, making possible to foresee and to prevent problems of wax crystallization. The solvent n-paraffin has been widely used as fluid of perforation, raising the production costs when it is used in the removal paraffin deposits, needing an operational substitute. This study aims to determine the WAT of paraffin and the interference off additives in its reduction, being developed system paraffin/solvent/surfactant that propitiates the wax solubilization. Crystallization temperatures in varied paraffin concentrations and different solvents were established in the first stage of the experiments. In the second stage, using the methodology of variation of the photoelectric signal had been determined the temperature of crystallization of the systems and evaluated the interferences of additives to reduction of the WAT. The experimental results are expressed in function of the variations of the photoelectric signals during controlled cooling, innovating and validating this new methodology to determine WAT, relatively simple with relation the other applied that involve specific equipments and of high cost. Through the curves you differentiate of the results had been also identified to the critical stages of growth and agglomeration of the crystals that represent to the saturation of the system, indicating difficulties of flow due to the increase of the density

Recuperação de fósforo por cristalização de estruvita

This study investigated the influence of the molar ratio, the phosphorus initial concentration, the mixture gradient, mixing time, pH and the secondary nucleation on struvite s crystallization in synthetic water in batch reactors. The study was divided into two stages. The first investigated struvite s crystallization at different Mg:N:P molar ratios and at different initial concentrations of magnesium, nitrogen and phosphorus. It was also evaluated the importance of secondary nucleation on the struvite s crystallization. In the second, five parameters were tested to evaluate their influence on the struvite s crystallization, which were: Mg:N:P molar ratio, initial concentration of phosphate, mixing time, mixture gradient and pH. The best conditions for struvite s crystallization were: Mg:N:P = 1,3:1:1 molar ratio; mixture gradient = 60 rpm, pH = 10.0, mixing time = 5 minutes and high initial concentrations of the constituent ions of struvite. Furthermore, the use of struvite crystals as seed influenced positively on the struvite s crystallization

Efeitos de interface em bicamadas magnéticas

We study magnetic interface roughness in F/AF bilayers. Two kinds of roughness were considered. The first one consists of isolated defects that divide the substrate in two regions, each one with an AF sub-lattice. The interface exchange coupling is considered uniform and presents a sudden change in the defects line, favoring Neel wall nucleation. Our results show the interface field dependence of the threshold thickness for the reorientation of the magnetization in the ferromagnetic film. Angular profiles show the relaxation of the magnetization, from Neel wall, at the interface, to reoriented state, at the surface. External magnetic field, perpendicular to the easy axis of the substrate, favors the reoriented state. Depending, of the external magnetic field intensity, parallel to the easy axis of the AF, the magnetization profile at surface can be parallel or perpendicular to the field direction. The second one treats of distributed deffects, periodically. The shape hysteresis curves, exchange bias and coercivity were characterized by interface field intensity and roughness pattern. Our results show that dipolar effects decrease the exchange bias and coercivity

Histerese térmica de sistemas magnéticos nanoestruturados

We report a theoretical investigation of thermal hysteresis in magnetic nanoelements. Thermal hysteresis originates in the existence of meta-stable states in temperature intervals which may be tuned by small values of the external magnetic field, and are controlled by the systems geometric dimensions as well as the composition. Two systems have been investigated. The first system is a trilayer consisting of one antiferromagnetic MnF2 film, exchange coupled with two Fe lms. At low temperatures the ferromagnetic layers are oriented in opposite directions. By heating in the presence of an external magnetic field, the Zeeman energy induces a gradual orientation of the ferromagnets with the external field and the nucleation of spin- op-like states in the antiferromagnetic layer, leading eventually, in temperatures close to the Neel temperature, to full alignment of the ferromagnetic films and the formation of frustrated exchange bonds in the center of the antiferromagnetic layer. By cooling down to low temperatures, the system follows a different sequence of states, due to the anisotropy barriers of both materials. The width of the thermal hysteresis loop depends on the thicknesses of the FM and AFM layers as well as on the strength of the external field. The second system consists in Fe and Permalloy ferromagnetic nanoelements exchange coupled to a NiO uncompensated substrate. In this case the thermal hysteresis originates in the modifications of the intrinsic magnetic

Efeitos de Confinamento de Vórtice Magnético em Nanodiscos de Fe e Py

We report two theoretical works, based in numerical simulations. The first study consists in the investigation of equilibrium phases and vortex formation in Ferro and Permalloy circular and square nanoelements.The another have the aim to investigate the magnetostatic interaction between pairs of nanodisks of Ferro and Permalloy and it`s impact in the vortex structure

A utilização da modelagem física no estudo do desenvolvimento, geometria e cinemática de falhas distensionais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Desenvolvimento de dobras e falhas em ambiente distensional: Aplicação da modelagem física

The geological modeling allows, at laboratory scaling, the simulation of the geometric and kinematic evolution of geological structures. The importance of the knowledge of these structures grows when we consider their role in the creation of traps or conduits to oil and water. In the present work we simulated the formation of folds and faults in extensional environment, through physical and numerical modeling, using a sandbox apparatus and MOVE2010 software. The physical modeling of structures developed in the hangingwall of a listric fault, showed the formation of active and inactive axial zones. In consonance with the literature, we verified the formation of a rollover between these two axial zones. The crestal collapse of the anticline formed grabens, limited by secondary faults, perpendicular to the extension, with a curvilinear aspect. Adjacent to these faults we registered the formation of transversal folds, parallel to the extension, characterized by a syncline in the fault hangingwall. We also observed drag folds near the faults surfaces, these faults are parallel to the fault surface and presented an anticline in the footwall and a syncline hangingwall. To observe the influence of geometrical variations (dip and width) in the flat of a flat-ramp fault, we made two experimental series, being the first with the flat varying in dip and width and the second maintaining the flat variation in width but horizontal. These experiments developed secondary faults, perpendicular to the extension, that were grouped in three sets: i) antithetic faults with a curvilinear geometry and synthetic faults, with a more rectilinear geometry, both nucleated in the base of sedimentary pile. The normal antithetic faults can rotate, during the extension, presenting a pseudo-inverse kinematics. ii) Faults nucleated at the top of the sedimentary pile. The propagation of these faults is made through coalescence of segments, originating, sometimes, the formation of relay ramps. iii) Reverse faults, are nucleated in the flat-ramp interface. Comparing the two models we verified that the dip of the flat favors a differentiated nucleation of the faults at the two extremities of the mater fault. V These two flat-ramp models also generated an anticline-syncline pair, drag and transversal folds. The anticline was formed above the flat being sub-parallel to the master fault plane, while the syncline was formed in more distal areas of the fault. Due the geometrical variation of these two folds we can define three structural domains. Using the physical experiments as a template, we also made numerical modeling experiments, with flat-ramp faults presenting variation in the flat. Secondary antithetic, synthetic and reverse faults were generated in both models. The numerical modeling formed two folds, and anticline above the flat and a syncline further away of the master fault. The geometric variation of these two folds allowed the definition of three structural domains parallel to the extension. These data reinforce the physical models. The comparisons between natural data of a flat-ramp fault in the Potiguar basin with the data of physical and numerical simulations, showed that, in both cases, the variation of the geometry of the flat produces, variation in the hangingwall geometry

Correlação entre contexto morfoestrutural e sismicidade nas regiões de João Câmara e São Rafael (RN)

This MSc thesis describes brittle deformation in two seismic zones located in north-eastern Brazil: João Câmara and São Rafael, Rio Grande do Norte State. Both areas show seismogenic faults, Samambaia and São Rafael, indicated by narrow zones of epicentres with a strike of 040o, a lenght of 30 km and 4 km, and a depth of 1-12 and 0,5-4 km, respectively. The first seismological and geological studies suggested blind faults or faults that were still in the beginning of the nucleation process. The region is under E-W-oriented compression and is underlain by Precambrian terrains, deformed by one or more orogenic cycles, which generated shear zones generally marked by strong pervasive foliation and sigmoidal shapes. The crystalline basement is capped by the Cretaceous Potiguar basin, which is also locally capped by Pliocene continental siliciclastic deposits (Barreiras Formation), and Quaternary alluvium. The main aim of this study was to map epicentral areas and find whether there are any surface geological or morphotectonic expression related to the seismogenic faults. A detailed geological map was carried out in both seismic areas in order to identify brittle structures and fault-related drainage/topographic features. Geological and morphotectonic evidence indicate that both seismogenic faults take place along dormant structures. They either cut Cenozoic rocks or show topographic expression, i.e., are related to topographic heights or depressions and straight river channels. Faults rocks in the Samambaia and São Rafael faults are cataclasite, fault breccia, fault gouge, pseudotachylyte, and quartz veins, which point to reactivation processes in different crustal levels. The age of the first Samambaia and the São Rafael faulting movement possibly ranges from late Precambrian to late Cretaceous. Both fault cut across Precambrian fabric. They also show evidence of brittle processes which took place between 4 and 12 km deep, which probably have not occurred in Cenozoic times. The findings are of great importance for regional seismic hazard. They indicate that fault zones are longer than previously suggested by seismogenic studies. According to the results, the methodology used during this thesis may also be useful in other neotectonic investigation in intraplate areas