Caracterização de filmes ópticos compósitos nano-estruturados, inomogêneos ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo método sol-gel

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

Condutividade hidráulica em solos contaminados encapsulados

No presente trabalho, a técnica de solidificação/estabilização de solos contaminados, foi analisada por meio de ensaios de resistência à compressão simples e ensaios de condutividade hidráulica em permeâmetro de parede flexível. O solo residual de arenito Botucatu (SRAB) foi utilizado como matriz, o óleo diesel foi utilizado como contaminante, e o cimento Portland CP V – ARI foi utilizado como o agente cimentante. Foram realizadas microscopias petrográficas dos materiais encapsulados, no intuito de analisar a estrutura do material para diferentes porcentagens de óleo diesel. Para os ensaios de condutividade hidráulica foi projetado e construído um permeâmetro de parede flexível, conforme a norma Americana ASTM D 5084/90, com adaptações para ensaiar amostras contaminadas, percoladas com água ou com percolados químicos. Para os ensaios de resistência à compressão simples utilizou-se de 0 a 50% de cimento (em relação ao peso de solo seco) e de 0 a 100% de contaminante (em relação ao peso de líquidos na amostra), correspondente à umidade ótima da amostra obtida através do ensaio de compactação. Para os ensaios de condutividade hidráulica foram utilizados os percentuais de 0 a 30% de cimento e 0 a 40% de óleo diesel. A resistência à compressão simples aumenta quanto maior for a quantidade de cimento, e diminui quanto maior for a quantidade de contaminante. Em amostras sem óleo diesel, a condutividade hidráulica diminui quanto maior for a quantidade de cimento. Para amostras sem cimento, a condutividade hidráulica diminui para quantidades de até 20% de óleo diesel, voltando a aumentar para quantidades maiores de 20% de óleo Para o SRAB com adição de cimento e óleo diesel, verifica-se uma tendência no comportamento, onde inicialmente a condutividade hidráulica diminui e volta a aumentar com o aumento da quantidade de óleo diesel. Foi observado que quanto maior a quantidade de cimento, menor a quantidade de óleo diesel necessária para a obtenção do mínimo valor de condutividade hidráulica para o material.

Novas fases amorfas de carbono produzidas por irradiação iônica de filmes de C/sub 60/, [alfa]-C e [alfa]-C:H

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais.

Relaxação estrutural de camadas pseudomórficas de SiGe/Si(100) induzida pela implantação iônica de He ou Si e tratamento térmico

O Si tensionado (sSi) é um material com propriedades de transporte eletrônico bastante superiores as do Si, sendo considerado como uma alternativa importante para a produção de dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) de mais alta performance (e.g. freqüências de operação f>100 GHz). O sSi é obtido através do crescimento epitaxial de Si sobre um substrato de mesma estrutura cristalina, porém com parâmetro de rede diferente. Esta tese apresenta uma investigação detalhada de um novo método que possibilita a produção de camadas relaxadas de Si1xGex com espessuras inferiores a 300 nm, consideradas como a melhor alternativa tecnológica para a produção de sSi. Este método envolve a implantação de íons de He+ ou de Si+ em heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) e tratamentos térmicos. Foram estudados os efeitos dos diversos parâmetros experimentais de implantação e tratamentos térmicos sobre o processo de relaxação estrutural, utilizando-se heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) crescidas via deposição de vapor químico, com distintas concentrações de Ge (0,19x 0,29) e com espessuras entre 70 e 425 nm. Com base no presente estudo foi possível identificar diversos mecanismos atômicos que influenciam o processo de relaxação estrutural das camadas de Si1-xGex/Si(001). O processo de relaxação é discutido em termos de um mecanismo complexo que envolve formação, propagação e interação de discordâncias a partir de defeitos introduzidos pela implantação. No caso das implantações de He, por exemplo, descobrimos que podem ocorrer perdas de He durante as implantações e que este efeito influencia negativamente a relaxação de camadas finas. Além disso, também demonstramos que os melhores resultados são obtidos para energias e fluências de implantação que resultam na formação de bolhas planas localizadas no substrato de Si a uma distância da interface equivalente a uma vez a espessura da camada de SiGe. O grau de relaxação satura em 50% para camadas de SiGe com espessura 100 nm. Este resultado é discutido em termos da energia elástica acumulada na camada de SiGe e da retenção de He. No caso de implantações de Si, discutimos a formação de defeitos tipo {311} e sua transformação térmica em discordâncias. Este estudo resultou numa visão abrangente dos principais fatores limitantes do processo, bem como na otimização dos valores de parâmetros experimentais para a produção de camadas de SiGe com alto grau de relaxação e com baixa densidade de defeitos.

Análise por meio de espectroscopia de emissão óptica das espécies ativas em nitretação iônica e gaiola catódica

Plasma process like ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding are utilized in order to become hard surface of steels. The ionic nitriding is already accepted in the industry while cathodic cage plasma nitriding process is in industrial implementation stage. Those process depend of plasma parameters like electronic and ionic temperature (Te, Ti), species density (ne, ni) and of distribution function of these species. In the present work, the plasma used to those two processes has been observed through Optical Emission Spectroscopy OES technique in order to identify presents species in the treatment ambient and relatively quantify them. So plasma of typical mixtures like N2 H2 has been monitored through in order to study evolution of those species during the process. Moreover, it has been realized a systematic study about leaks, also thought OES, that accomplish the evolution of contaminant species arising because there is flux of atmosphere to inside nitriding chamber and in what conditions the species are sufficiently reduced. Finally, to describe the physic mechanism that acts on both coating techniques ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding

Nitretação iônica sem efeito de borda :desenvolvimento e avaliação de uma nova técnica

The ionic nitriding process presents some limitations related with the control of the thickness of the layer and its uniformity. Those limitations that happen during the process, are produced due to edge effects, damage caused by arcing arc and hollow cathode, mainly in pieces with complex geometry and under pressures in excess of 1 mbar. A new technique, denominated ASPN (active screen shapes nitriding) it has been used as alternative, for offering many advantages with respect to dc plasma conventional. The developed system presents a configuration in that the samples treated are surrounded by a large metal screen at high voltage cathodic potencials, (varying between 0 and 1200V) and currents up to 1 A. The sample is placed in floting potential or polarized at relatively lower bias voltages by an auxiliary source. As the plasma is not formed directly in the sample surface but in the metal screen, the mentioned effects are eliminated. This mechanism allows investigate ion of the transfer of nitrogen to the substrate. Optical and electronic microscopy are used to exam morphology and structure at the layer. X-ray difration for phase identification and microhardness to evaluate the efficiency of this process with respect to dc conventional nitriding

Nova técnica para obtenção de fraturas com altíssima condutividade em poços de petróleo

Increase hydrocarbons production is the main goal of the oilwell industry worldwide. Hydraulic fracturing is often applied to achieve this goal due to a combination of attractive aspects including easiness and low operational costs associated with fast and highly economical response. Conventional fracturing usually involves high-flowing high-pressure pumping of a viscous fluid responsible for opening the fracture in the hydrocarbon producing rock. The thickness of the fracture should be enough to assure the penetration of the particles of a solid proppant into the rock. The proppant is driven into the target formation by a carrier fluid. After pumping, all fluids are filtered through the faces of the fracture and penetrate the rock. The proppant remains in the fracture holding it open and assuring high hydraulic conductivity. The present study proposes a different approach for hydraulic fracturing. Fractures with infinity conductivity are formed and used to further improve the production of highly permeable formations as well as to produce long fractures in naturally fractured formations. Naturally open fractures with infinite conductivity are usually encountered. They can be observed in rock outcrops and core plugs, or noticed by the total loss of circulation during drilling (even with low density fluids), image profiles, pumping tests (Mini-Frac and Mini Fall Off), and injection tests below fracturing pressure, whose flow is higher than expected for radial Darcian ones. Naturally occurring fractures are kept open by randomly shaped and placed supporting points, able to hold the faces of the fracture separate even under typical closing pressures. The approach presented herein generates infinite conductivity canal held open by artificially created parallel supporting areas positioned both horizontally and vertically. The size of these areas is designed to hold the permeable zones open supported by the impermeable areas. The England & Green equation was used to theoretically prove that the fracture can be held open by such artificially created set of horizontal parallel supporting areas. To assess the benefits of fractures characterized by infinite conductivity, an overall comparison with finite conductivity fractures was carried out using a series of parameters including fracture pressure loss and dimensionless conductivity as a function of flow production, FOI folds of increase, flow production and cumulative production as a function of time, and finally plots of net present value and productivity index

Adequação do teste de condutividade elétrica para determinar a qualidade fisiológica de sementes de jacarandá-da-bahia (Dalbergia nigra (Vell.) Fr.All. ex Benth.)

Para testar o efeito da temperatura e do tempo de embebição nos valores de condutividade elétrica e verificar sua aplicabilidade para determinar a qualidade fisiológica de sementes de Dalbergia nigra (jacarandá-da-bahia), foram utilizadas sementes colhidos em três anos (lote I _ 1998; lote II _ 1997 e lote III - 1994). Inicialmente determinou-se o teor de água e depois conduziu-se os testes de germinação em laboratório e viveiro, utilizando-se quatro repetições de 25 sementes. Para estudar a condutividade elétrica (CE) foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes. Cada subamostra foi colocada em recipiente contendo 75ml de água deionizada, embebidas por 6, 12, 18, 24, 30 e 36 horas, a 20, 25 e 30ºC. Sementes do lote II apresentaram maiores valores na primeira contagem da germinação, diferindo significativamente dos demais lotes. O lote III apresentou qualidade inferior. Com o aumento do período e da temperatura de embebição ocorreu aumento nos valores de CE das sementes dos três lotes. O lote III mostrou qualidade fisiológica inferior a dos lotes I e II, que apresentaram valores mais elevados de CE. Não houve diferenciação entre os lotes I e II. Concluiu-se que o teste de CE foi eficiente para diferenciar os lotes de sementes de Dalbergia nigra, com alto grau de associação com o teste de germinação.

Efeito do número de sementes e do volume de água na condutividade elétrica de sementes de Dalbergia nigra (Vell.) Fr.All. ex Benth.

O presente trabalho teve como objetivos verificar o efeito do número de sementes e do volume de água utilizada no teste de condutividade elétrica (CE) para avaliar o vigor de três lotes de sementes de Dalbergia nigra (jacarandá-da-bahia) e correlacionar esses resultados com os dados de germinação em laboratório e em viveiro. Os testes de germinação em laboratório e viveiro foram conduzidos com quatro repetições de 25 sementes. O teste de CE foi realizado com 25, 50 e 75 sementes embebidas a 75, 100 e 125ml de água, por diferentes períodos. A porcentagem de germinação e de plântulas normais em laboratório, indicaram o lote III como de qualidade inferior aos lotes I e II. A primeira contagem da germinação e o índice de velocidade de germinação em laboratório e a emergência, índice de velocidade de emergência e porcentagem de plântulas normais em viveiro identificaram o lote II como superior ao lote I e o III como inferior. A CE diminui com o aumento do volume de água e aumentou com o período de embebição. A diferenciação dos lotes foi mais eficiente, quando se utilizou 75ml de água deionizada e amostras de 50 sementes com pelo menos 36 horas de embebição, com valores de CE menores nos lotes I e II do que no lote II. Os coeficientes de correlação simples entre a CE e as demais características avaliadas, em laboratório e viveiro, foram elevados e significativos, evidenciando alta associação entre os mesmos. Assim, pode-se recomendar que o teste de CE seja conduzido a 25ºC, com amostras de 50 sementes embebidas em 75ml de água deionizada, por períodos iguais ou superiores a 36 horas de embebição, para determinar a qualidade fisiológica de lotes de sementes de jacarandá-da-bahia.

Condutividade elétrica e teor de água inicial das sementes de soja

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comportamento da condutividade elétrica e do conteúdo de cloretos do leite como métodos auxiliares de diagnóstico na mastite subclínica bovina

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Teste de condutividade elétrica em sementes de Albizia hassleri (Chodat) burkart. fabaceae-mimosoideae

Este trabalho teve por objetivo verificar o uso do teste de condutividade elétrica para avaliar a qualidade fisiológica de sementes de Albizia hassleri (Chod) Burkart. provenientes de diferentes matrizes. O teste de condutividade elétrica foi realizado a 25 ºC, com cinco repetições de 20 sementes embebidas em 75 mL de água destilada por 2, 4, 6, 12, 24, 48, 72, 96 e 120 h. O teste de germinação foi conduzido a 25 ºC com cinco repetições de 20 sementes por 19 dias. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias de matrizes, comparadas pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. Adicionalmente, procedeuse ao estudo de correlações entre os resultados de condutividade elétrica com os do teste de germinação e ao ajuste de regressões entre os valores de sementes com protrusão de radícula e de plântulas normais em função dos valores de condutividade elétrica, em cada período de embebição das sementes. Verificou-se grande variabilidade entre as matrizes, tanto no teste de germinação quanto no de condutividade elétrica. Os resultados de condutividade elétrica apontaram baixas estimativas de correlações com os obtidos no teste de germinação. As equações de regressão apresentaram baixos valores de coeficiente de determinação, denotando-se a grande variabilidade dos resultados. Pode-se concluir que o teste de condutividade elétrica não foi adequado para discriminação da qualidade fisiológica de sementes de A. hasslerii provenientes de diferentes árvores-matriz.

Condutividade elétrica da solução nutritiva para o cultivo do crisântemo em vaso

Em se tratando do crisântemo de vaso, que constitui relevante contribuição à atividade de plantas ornamentais, ainda há necessidade de uma recomendação consistente sobre a condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva para seu cultivo. Nesse sentido, realizou-se um experimento em ambiente protegido, objetivando avaliar o crescimento do crisântemo cv. Miramar cultivado em vaso, em função da CE da solução nutritiva e da lixiviação de sais do substrato. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com quatro repetições; os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial 5 x 2, referentes aos valores de CE da solução nutritiva (2,1; 2,8; 3,5; 4,2; e 4,9 dS m-1), em substrato com e sem lavagem para lixiviação dos sais. O aumento da CE inibiu o crescimento e desempenho vegetativo, mas estimulou o diâmetro da haste. A lixiviação dos sais estimulou, exceto quanto ao diâmetro da haste, o maior crescimento avaliado pelas demais variáveis fitotécnicas. A CE de 2,1 dS m-1 possibilita a produção de crisântemo dentro de padrões qualitativos de comercialização, mediante lixiviação periódica do substrato.

Teste de condutividade elétrica para a avaliação do vigor de sementes de abobrinha

O teste de condutividade elétrica da solução de embebição é recomendado para avaliar o vigor de sementes de ervilha e indicado para outras espécies, mas ainda há necessidade da continuidade de estudos sobre o assunto. A presente pesquisa foi desenvolvida com o objetivo de comparar procedimentos no teste de condutividade elétrica para avaliar o potencial fisiológico de sementes de abobrinha. Utilizaram-se sementes de abobrinha (Cucurbita pepo L.), cultivar Menina Brasileira, representadas por quatro lotes na primeira etapa e por outros cinco, na segunda. Foram conduzidos os teste de germinação, primeira contagem de germinação, emergência de plântulas, índice de velocidade de emergência e de condutividade elétrica. Para o teste de condutividade foram estudadas variações no volume de água (50 e 75mL), na temperatura (20, 25 e 30ºC) e no tempo de embebição (1, 2, 4, 8, 12, 16, 20 e 24 horas). O tempo de embebição para o teste de condutividade elétrica pode ser reduzido para 8 horas. Independentemente do volume de água, a temperatura de 30ºC foi a mais favorável para a ordenação consistente dos lotes quanto ao vigor. Assim, conclue-se que a condição mais adequada para o teste de condutividade elétrica em sementes de abobrinha é a utilização de 50 sementes em 75mL de água por oito horas, a 30ºC.