Deposition of Al2O3 by resistive evaporation and thermal oxidation of Al to be applied as a transparent FET insulating layer

Alumina thin films have been obtained by resistive evaporation of Al layer, followed by thermal oxidation by means of annealing in appropriate atmosphere (air or O2-rich), with variation of annealing time and temperature. Optical and structural properties of the investigated films reveal that the temperature of 550 °C is responsible for reasonable oxidation, which is accelerated up to 8 times for O2-rich atmosphere. Results of surface electrical resistivity and Raman spectroscopy are in good agreement with these findings. Surprisingly, X-ray and Raman data suggest also the crystallization of Si nuclei at glass substrate-alumina interface, which would come from the soda-lime glass used as substrate. © 2013 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.

The impact of hydrofluoric acid etching followed by unfilled resin on the biaxial strength of a glass-ceramic

Objectives: To evaluate the null hypotheses that hydrofluoric (HF) acid etching time would neither decrease the biaxial flexural strength of a glass-based veneering ceramic nor enhance it after silane and unfilled resin (UR) applications. Methods: Disc-shaped IPS e.max ZirPress specimens were allocated into 12 groups: G1-control (no-etching), G2-30 s, G3-60 s, G4-90 s, G5-120 s, G6-60 s + 60 s. Groups (G7-G12) were treated in the same fashion as G1-G6, but followed by silane and UR applications. Surface morphology and roughness (Ra and Rq) of the ceramics were assessed by means of scanning electron microscopy (SEM) and profilometry, respectively. Flexural strength was determined by biaxial testing. Data were analyzed by two-way ANOVA and the Sidak test (α = 0.05). Weibull statistics were estimated and finite element analysis (FEA) was carried out to verify the stress concentration end areas of fracture. Results: The interaction (etching time vs. surface treatment) was significant for Ra (p = 0.008) and Rq (0.0075). Resin-treated groups presented significantly lower Ra and Rq than non-treated groups, except for the 60 s group (p < 0.005). SEM revealed that etching affected the ceramic microstructure and that the UR was able to penetrate into the irregularities. A significant effect of etching time (p = 0.029) on flexural strength was seen. G7-G12 presented higher strength than G1-G6 (p < 0.0001). None of experimental groups failed to show 95% confidence intervals of σ 0 and m overlapped. FEA showed lower stress concentration after resin treatment. Significance: HF acid etching time did not show a damaging effect on the ceramic flexural strength. Moreover, the flexural strength could be enhanced after UR treatment. © 2013 Academy of Dental Materials.

Air-particle abrasion on zirconia ceramic using different protocols: Effects on biaxial flexural strength after cyclic loading, phase transformation and surface topography

This study evaluated the effect of different air-particle abrasion protocols on the biaxial flexural strength and structural stability of zirconia ceramics. Zirconia ceramic specimens (ISO 6872) (Lava, 3M ESPE) were obtained (N=336). The specimens (N=118, n=20 per group) were randomly assigned to one of the air-abrasion protocols: Gr1: Control (as-sintered); Gr2: 50 μm Al2O3 (2.5 bar); Gr3: 50 μm Al2O3 (3.5 bar); Gr4: 110 μm Al2O3(2.5 bar); Gr5: 110 μm Al2O3 (3.5 bar); Gr6: 30 μm SiO2 (2.5 bar) (CoJet); Gr7: 30 μm SiO2(3.5 bar); Gr8: 110 μm SiO2 (2.5 bar) (Rocatec Plus); and Gr9: 110 μm SiO2 (3.5 bar) (duration: 20 s, distance: 10 mm). While half of the specimens were tested immediately, the other half was subjected to cyclic loading in water (100,000 cycles; 50 N, 4 Hz, 37 °°C) prior to biaxial flexural strength test (ISO 6872). Phase transformation (t→m), relative amount of transformed monoclinic zirconia (FM), transformed zone depth (TZD) and surface roughness were measured. Particle type (p=0.2746), pressure (p=0.5084) and cyclic loading (p=0.1610) did not influence the flexural strength. Except for the air-abraded group with 110 μm Al2O3 at 3.5 bar, all air-abrasion protocols increased the biaxial flexural strength (MPa) (Controlnon-aged: 1030±153, Controlaged: 1138±138; Experimentalnon-aged: 1307±184-1554±124; Experimentalaged: 1308±118-1451±135) in both non-aged and aged conditions, respectively. Surface roughness (Ra) was the highest with 110 μm Al2O3(0.84 μm. FM values ranged from 0% to 27.21%, higher value for the Rocatec Plus (110 μm SiO2) and 110 μm Al2O3 groups at 3.5 bar pressure. TZD ranged between 0 and 1.43 μm, with the highest values for Rocatec Plus and 110 μm Al2O3 groups at 3.5 bar pressure. © 2013 Elsevier Ltd.

Local order of Pb1-xLaxZr0.40Ti 0.60O3 ferroelectric ceramic materials probed by X-ray absorption and Raman spectroscopies

This paper reports on the structural characterization of Pb 1-xLaxZr0.40Ti0.60O3 (PLZT) ferroelectric ceramic compositions prepared by the conventional solid state reaction method. X-ray absorption spectroscopy (XAS) and Raman spectroscopy were used to probe the local structure of PLZT samples that exhibits a normal and relaxor ferroelectric behavior. From the Zr K-edge and Pb LIII-edge EXAFS spectra, a considerable dissymmetry of Zr and Pb sites was observed in all samples, including those showing a long-range order cubic symmetry and a relaxor behavior. The Raman spectroscopy results confirmed the existence of a local disorder in all PLZT samples through the observation of Raman active vibrational modes. The variation in the intensity of the E(TO 3) mode in the PLZT relaxor samples indicates that the process of correlation between nanodomains stabilizes at temperatures lower than T m. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mineralogy and chemistry of archaeological ceramic fragments from archaeological Dark Earth site in Colombian Amazon

Vários sítios arqueológicos de Terra Preta Arqueológica (TPA) encontrados na floresta Amazônica Colombiana também contêm alto conteúdo de fragmentos cerâmicos semelhantes aqueles da Amazônia Brasileira, como mostra o sítio Quebrada Tacana. Seus fragmentos cerâmicos são amarelo a cinza, exibem matriz argilosa calcinada envolvendo fragmentos de cariapé, carvão e partículas de cinza, grãos de quartzo e micas. A matriz é composta de metacaulinita a material amorfo, quartzo, folhas de micas, clorita e sepiolita. Cariapé e cauixi são constituídos de cristobalita, da mesma forma o carvão e as cinzas. Embora não detectados pela difração de raios x, os fosfatos devem estar presentes, pois foram detectados teores de P2O5 de até 2,90 %, possivelmente como fosfatos de alumínio, já que o conteúdo de Ca está abaixo 0,1 %, o que elimina a possibilidade da presença de apatita. Estas características mineralógicas e químicas permitem relacionar estes fragmentos cerâmicos com aqueles encontrados nos sítios de TPA no Brasil e reforça o fósforo como um importante componente químico, originado pelo contato dos vasos cerâmicos com os alimentos do cotidiano dos povos amazônicos pré-históricos.

The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from Lower Amazon Region, Brazil: chemistry and geochemical evolution

Neste trabalho realizou-se a caracterização química de fragmentos de artefatos cerâmicos encontrados em sítios arqueológicos com terra preta no Baixo Amazonas (Cachoeira-Porteira, Pará, Brasil), representativos da cultura Konduri (de 900 a 400 anos AP). Esses fragmentos são constituídos de SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Na₂O e P₂O₅, sendo que SiO₂ e Al₂O₃, juntos, perfazem mais de 80 % em peso. Os teores de P₂O,₅ são relativamente elevados (2,37 % em média) sob a forma de (Al,Fe)-fosfatos, incomuns em cerâmicas vermelhas primitivas, mas encontrados em algumas cerâmicas arqueológicas egípcias e romanas. As concentrações dos elementos traços são comparáveis ou mesmo inferiores ao nível crustal, embora a composição total seja próxima a mesma. A composição química (exceto P₂O₅) em conjunto com os dados mineralógicos e texturais indicam material saprolítico derivado de rochas ígneas félsicas ou rochas sedimentares como matéria-prima das cerâmicas. Os teores de K, Ca e Na mostram que os feldspatos e fragmentos de rochas foram adicionados ao material argiloso, como sugerido pela mineralogia. Os altos teores de sílica respondem pela presença de cauixi, cariapé e/ou areias quartzosas. Fósforo deve ter sido incorporadoà matriz argilosa da cerâmica, quando do cozimento de alimentos nos vasos cerâmicos, e ainda, em parte, durante a formação do perfil de solo tipo ABE sobre Latossolos Amarelos. A matéria prima e os temperos (cauixi, cariapé, rochas trituradas e fragmentos de vasos cerâmicos descartados) encontram-se disponíveis próximos aos sítios até a atualidade, e, portanto foram a área fonte dos mesmos para a confecção dos artefatos cerâmicos.

The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from lower Amazon region, Brazil: Mineralogy

Sítios arqueológicos com Terra Preta, denominados de Terra Preta de Índio ou ainda Terra Preta Arqueológica (TPA) são muito freqüentes na Amazônia. As TPA geralmente contém fragmentos de vasos cerâmicos, por vezes abundantes, além de líticos, que são materiais de grande importância para os estudos arqueológicos. Para consubstanciar esses estudos, realizou-se pesquisas mineralógicas e químicas em fragmentos cerâmicos provenientes de dois sítios arqueológicos da região de Cachoeira-Porteira, Estado do Pará. Os fragmentos foram classificados segundo seus principais temperos em: cauixi, cariapé, areia+feldspatos e caco de vaso cerâmico. Mineralogicamente são compostos de quartzo, minerais de argila calcinados (especialmente caulinita), feldspatos (albita e microclínio), hematita, goethita, maghemita, variscita-estrengita, fosfatos amorfos, anatásio, e raramente apatita, rhabdophana e óxidos de Mn e Ba. Cauixi e cariapé são componentes orgânicos silicosos e amorfos a DRX. A composição mineralógica e a morfologia dos seus grãos indicam saprólito (material argiloso rico em quartzo) derivado de rochas ígneas félsicas de granulação fina ou rochas sedimentares ricas em argilominerais como matéria-prima dos vasos cerâmicos. Neste material argiloso cauixi, cariapé e/ou areias, ricas em sílica, foram intencionalmente adicionados. O elevado conteúdo de fosfatos de Al-Fe, amorfos ou como de baixa cristalinidade, originou-se a partir do contato entre a matriz argilosa da parede do vaso cerâmico com a solução aquosa quente durante o cozimento diário de alimentos de origem animal (principal fonte de fósforo). A cristalização dos fosfatos deve ter prosseguida mesmo depois que os vasos foram descartados, e juntos com os restos de matéria orgânica vegetal e animal incorporaram-se aos solos residuais. Participaram desta forma na formação dos solos tipo TPA.

Chemical and mineralogical characterization of portuguese ceramic tiles in the historic center of São Luís do Maranhão (Brazil): an approximation of the mineralogy and firing temperature of the raw materials

Nesse trabalho, foram caracterizados, pela primeira vez, azulejos históricos portugueses do Centro Histórico de São Luís (CHSL) do Maranhão. A caracterização foi realizada através dos ensaios de microscopia ótica, difração de raios X (DRX) e análise química, visando ao uso dessa informação para a determinação das possíveis matérias-primas utilizadas na sua fabricação, bem como a provável temperatura de queima desses materiais. Os resultados mostraram que a microestrutura desses materiais é constituída por poros de tamanhos variados, apresentando incrustações de calcita e grãos de quartzo de tamanhos inferiores a 500 µm, distribuídos numa matriz de cor rosa-amarelo, onde foram identificadas, por DRX, as fases minerais calcita, gelhenita, wollastonita, quartzo e amorfo. A partir da informação obtida, é possível inferir que as matérias-primas originais estiveram constituídas, provavelmente, por mistura de argilas caoliníticas (Al₂O₃•2SiO,₂•2H₂O), ricas em carbonatos de cálcio e quartzo ou misturas de argilas caoliniticas, quartzo e calcita. Essas matérias-primas originais não atingiram a temperatura de cocção de 950ºC.

Ceramic raw materials from the State of Maranhão, Brazil. Part 1: chemical and mineralogical characterization and technological properties of clays from São Luis, Rosário, Pinheiro and Mirinzal

Nesse trabalho, foram caracterizadas algumas argilas coletadas nos municípios de São Luís, Rosário, Pinheiro e Mirinzal. A caracterização foi realizada através dos ensaios de difração de raios X, massa específica real, capacidade de troca de cátions (CTC), área superficial, distribuição granulométrica, análise química, análise térmica (TG-DTA) e limites de Atterberg. Ensaios tecnológicos de retração linear, antes e após a queima, absorção de água e tensão de ruptura a flexão, em três pontos, foram realizados em corpos de prova prensados uniaxialmente a 20 MPa e tratados termicamente em 850, 950, 1050, 1150 e 1250ºC. Os resultados obtidos permitiram identificar duas argilas de queima branca, constituídas de quartzo, caolim, feldspato e anatásio, com excelentes propriedades para uso em cerâmica branca. As restantes são queima vermelha e possuem composição mineralógica de quartzo, caolim, feldspato, montmorilonita, hematita e goetita. Estas últimas apresentaram valores moderados de plasticidade e são adequadas para aplicações em cerâmica vermelha.

Adesão e grau de conversão: efeito das cores da cerâmica e do agente de fixação resinoso

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Phase transitions and interface phenomena in the cryogenic temperature domain of a niobate nanostructured ceramic

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

Valorization of sugarcane bagasse ash: Producing glass-ceramic materials

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

Measurement of Radiant Energy using Pyroelectric Polymer/Ceramic Composite

Monitoring non-ionizing radiant energy is increasingly demanded for many applications such as automobile, biomedical and security system. Thermal type infrared (IR) sensors can operate at room temperature and pyroelectric materials have high sensitivity and accuracy for that application. Working as thermal transducer pyroelectric sensor converts the non-quantified thermal flux into the output measurable quantity of electrical charge, voltage or current. In the present study the composite made of poly(vinylidene fluoride) -PVDF and lead zirconate titanate (PZT) partially recovered with polyaniline (PAni) conductor polymer has been used as sensor element. The pyroelectric coefficient p(T) was obtained by measuring the pyroelectric reversible current, i.e., measuring the thermally stimulated depolarization current (TSDC) after removing all irreversible contribution to the current such as injected charge during polarization of the sample. To analyze the sensing property of the pyroelectric material, the sensor is irradiated by a high power light source (halogen lamp of 250 W) that is chopped providing a modulated radiation. A device assembled in the laboratory is used to change the light intensity sensor, an aluminum strip having openings with diameters ranging from 1 to 10 mm incremented by one millimeter. The sensor element is assembled between two electrodes while its frontal surface is painted black ink to maximize the light absorption. The signal from the sensor is measured by a Lock-In amplifier model SR530 -Stanford Research Systems. The behavior of the output voltage for an input power at several frequencies for PZT-PAni/PVDF (30/ 70 vol%) composite follows the inverse power law (1/ f) and the linearity can be observed in the frequency range used.

Influence of abutment-to-fixture design on reliability and failure mode of all-ceramic crown systems

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

Efficacy of Surface Treatments on the Bond Strength of Resin Cements to Two Brands of Zirconia Ceramic

Purpose: To compare the shear bond strength (SBS) of two cements to two Y-TZP ceramics subjected to different surface treatments.Materials and Methods: Zirconia specimens were made from Lava (n = 36) and IPS e.max ZirCAD (n = 36), and their surfaces were treated as follows: no treatment (control), silica coating with 30-mu m silica-modified alumina (Al2O3) particles (CoJet Sand), or coating with liners Lava Ceram for Lava and Intensive ZirLiner for IPS e.max ZirCAD. Composite resin cylinders were bonded to zirconia with Panavia F or RelyX Unicem resin cements. All specimens were thermocycled (6000 cycles at 5 degrees C/55 degrees C) and subjected to SBS testing. Data were analyzed by post-hoc test Tamhane T2 and Scheffe tests (alpha = 0.05). Failure mode was analyzed by stereomicroscope and SEM.Results: With both zirconia brands, CoJet Sand showed significantly higher SBS values than control groups only when used with RelyX Unicem (p = 0.0001). Surface treatment with liners gave higher SBS than control groups with both ceramic brands and cements (p < 0.001). With both zirconia brands, the highest SBS values were obtained with the CoJet and RelyX Unicem combination (> 13.47 MPa). Panavia F cement showed significantly better results when coupled with liner surface treatment rather than with CoJet (p = 0.0001, SBS > 12.23 MPa). In untreated controls, Panavia F showed higher bond strength than RelyX Unicem; the difference was significant (p = 0.016) in IPS e.max ZirCAD. The nontreated specimens and those treated with CoJet Sand exhibited a high percentage of adhesive and mixed A (primarily adhesive) failures, while the specimens treated with liners presented an increase in mixed A and mixed C (primarily cohesive) failures as well as some cohesive failure in the bulk of Lava Ceram for both cements.Conclusion: CoJet Sand and liner application effectively improved the SBS between zirconia and luting cements. This study suggests that different interactions between surface treatments and luting cements yield different SBS: in clinical practice, these interactions should be considered when combining luting cements with surface treatments in order to obtain the maximum bond strength to zirconia restorations.