Tratamentos termomecânicos de ligas do sistema Ni-Ti

As ligas de Níquel‑Titânio (Ni‑Ti) são as mais atractivas entre as ligas com memória de forma devido às suas boas propriedades funcionais juntamente com a elevada resistência e melhor ductilidade. As transformações de fases associadas ao efeito de memória de forma (EMF) podem ser em uma etapa, B19’ (martensite) ↔ B2 (austenite), em duas ou em múltiplas etapas, incluindo a fase‑R intermédia dependendo da história térmica e termomecânica da liga. As temperaturas de transformação são geralmente observadas acima da temperatura ambiente para as ligas ricas em Ti, enquanto nas ricas em Ni se situam abaixo da temperatura ambiente. O objectivo da presente dissertação foi o de investigar as modificações nas propriedades funcionais e estruturais em uma liga de Ni‑Ti rica em Ti (49,0%at.Ni‑51,0%at.Ti) sujeita a diferentes tratamentos térmicos e termomecânicos de marforming e ausforming. Para melhor entender os fenómenos presentes nesta liga foi feito um paralelismo com outras duas ligas de Ni‑Ti: (i) equiatómica com EMF acima da temperatura ambiente e (ii) rica em Ni superelástica (SE) à temperatura ambiente. Com o intuito de uma análise completa das transformações de fases foram utilizadas durante ciclos térmicos diversas técnicas de caracterização: Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), Resistividade Eléctrica (RE), Dilatometria (DT) e Difracção de Raios‑X (DRX) convencional e por radiação sincrotrão – rotina e textura. Foram também utilizadas outras técnicas à temperatura ambiente com o intuito de observar características microestruturais (Microscopia Óptica (MO) e Electrónica de Varrimento (SEM)) e mecânicas (Microdureza e Ultra‑Microdureza Vickers, e Tracção). A liga de Ni‑Ti rica em Ti tem as suas transformações directa e inversa fortemente afectadas pelos tratamentos termomecânicos, devido à formação de fase‑R durante a transformação directa em duas (B2®R®B19’) ou em múltiplas etapas (B2®R, B2®B19’ e R®B19’). Os tratamentos termomecânicos conducentes à sequência de transformação B2®R®B19’ decrescem a temperatura de fim da formação de B19’ para próximo da temperatura ambiente e apresentam maior estabilidade nas temperaturas e histereses de transformação.

In-situ X-ray diffraction studies during growth of Ni-Ti shape memory alloy films and their complementary ex-situ characterization

Shape Memory Alloy (SMA) Ni-Ti films have attracted much interest as functional and smart materials due to their unique properties. However, there are still important issues unresolved like formation of film texture and its control as well as substrate effects. Thus, the main challenge is not only the control of the microstructure, including stoichiometry and precipitates, but also the identification and control of the preferential orientation since it is a crucial factor in determining the shape memory behaviour. The aim of this PhD thesis is to study the optimisation of the deposition conditions of films of Ni-Ti in order to obtain the material fully crystallized at the end of the deposition, and to establish a clear relationship between the substrates and texture development. In order to achieve this objective, a two-magnetron sputter deposition chamber has been used allowing to heat and to apply a bias voltage to the substrate. It can be mounted into the six-circle diffractometer of the Rossendorf Beamline (ROBL) at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble, France, enabling an in-situ characterization by X-ray diffraction(XRD) of the films during their growth and annealing. The in-situ studies enable us to identify the different steps of the structural evolution during deposition with a set of parameters as well as to evaluate the effect of changing parameters on the structural characteristics of the deposited film. Besides the in-situ studies, other complementary ex-situ characterization techniques such as XRD at a laboratory source, Rutherford backscattering spectroscopy(RBS), Auger electron spectroscopy (AES), cross-sectional transmission electron microscopy (X-TEM), scanning electron microscopy (SEM), and electrical resistivity (ER) measurements during temperature cycling have been used for a fine structural characterization. In this study, mainly naturally and thermally oxidized Si(100) substrates, TiN buffer layers with different thicknesses (i.e. the TiN topmost layer crystallographic orientation is thickness dependent) and MgO(100) single crystals were used as substrates. The chosen experimental procedure led to a controlled composition and preferential orientation of the films. The type of substrate plays an important role for the texture of the sputtered Ni-Ti films and according to the ER results, the distinct crystallographic orientations of the Ni-Ti films influence their phase transformation characteristics.

Fabrication of the three-dimensional dendritic Ni-Co films by electrodeposition on stainless steel substrates

Co-deposition of nickel and cobalt was carried out on austenitic stainless steel (AISI 304) substrates by imposing a square waveform current in the cathodic region. The innovative procedure applied in this work allows creating a stable, fully developed, and open porous three-dimensional (3D) dendritic structure, which can be used as electrode for redox supercapacitors. This study investigates in detail the influence of the applied current density on the morphology, mass, and chemical composition of the deposited Ni-Co films and the resulting 3D porous network dendritic structure. The morphology and the physicochemical composition were studied by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (W). The electrochemical behavior of the materials was evaluated by cyclic voltammetry (CV). The results highlight the mechanism involved in the coelectrodeposition process and how the lower limit current density tailors the film composition and morphology, as well as its electrochemical activity.

Hydrogen evolution on nanostructured Ni-Cu foams

Three-dimensional (3D) nickel-copper (Ni-Cu) nanostructured foams were prepared by galvanostatic electrodeposition, on stainless steel substrates, using the dynamic hydrogen bubble template. These foams were tested as electrodes for the hydrogen evolution reaction (HER) in 8 M KOH solutions. Polarisation curves were obtained for the Ni-Cu foams and for a solid Ni electrode, in the 25-85 degrees C temperature range, and the main kinetic parameters were determined. It was observed that the 3D foams have higher catalytic activity than pure Ni. HER activation energies for the Ni-Cu foams were lower (34-36 kJ mol(-1)) than those calculated for the Ni electrode (62 kJ mol(-1)). The foams also presented high stability for HER, which makes them potentially attractive cathode materials for application in industrial alkaline electrolysers.

One-step preparation of optically transparent Ni-Fe oxide film electrocatalyst for oxygen evolution reaction

Optically transparent cocatalyst film materials is very desirable for improved photoelectrochemical (PEC)oxygen evolution reaction (OER) over light harvesting photoelectrodes which require the exciting light to irradiate through the cocatalyst side, i.e., front-side illumination. In view of the reaction overpotential at electrode/electrolyte interface, the OER electrocatalysts have been extensively used as cocatalysts for PEC water oxidation on photoanode. In this work, the feasibility of a one-step fabrication of the transparent thin film catalyst for efficient electrochemical OER is investigated. The Ni-Fe bimetal oxide films, 200 nm in thickness, are used for study. Using a reactive magnetron co-sputtering technique, transparent(> 50% in wavelength range 500-2000 nm) Ni-Fe oxide films with high electrocatalytic activities were successfully prepared at room temperature. Upon optimization, the as-prepared bimetal oxide film with atomic ratio of Fe/Ni = 3:7 demonstrates the lowest overpotential for the OER in aqueous KOH solution, as low as 329 mV at current density of 2 mA cm 2, which is 135 and 108 mV lower than that of as-sputtered FeOx and NiOx thin films, respectively. It appears that this fabrication strategy is very promising to deposit optically transparent cocatalyst films on photoabsorbers for efficient PEC water splitting.

Caracterização do comportamento à fadiga de instrumentos de Ni-Ti para aplicações de endodontia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Ni inclusion ni exclusion, mais plutôt un autre espace

Ce texte présente une partie des résultats d’une recherche dont le terrain est constitué par trois localités – une ville (Guimarães), un village (Vizela) et un bourg (Santa Eulália). Notre étude porte sur les représentations de l’espace, que l’on considère comme partie des composantes culturelles qui intègrent les processus de constitution des identités collectives. Les configurations spatiales qui correspondent aux représentations de chaque communauté sont présentes dans les processus de négociation spatial que les trois localités établissent entre elles, en vue de la constitution d’un espace d’ensemble compatible. L’identité de chacune dépend donc de la forme que prend l’espace régional qui comprend les trois localités étudiées. L’étude de cas (Vizela) démontre, dans une situation de transformation du territoire, qu’une double contrainte, organisée par l’inclusion et l’exclusion, conduit à la projection d’un nouvel espace - d’inclusion spatiale, sociale et symbolique - qui constitue une nouvelle réponse à l’imbrication des espaces organisés par différentes villes. Le refus d’une inclusion régionale conduit à la création/revendication d’un nouveau découpage spatial, défini à une échelle plus restreinte, et ce processus se transforme en un point de fixation identitaire.

Projecto Imago

in Varia, Revista do IHA, N.3 (2007), pp.324-326

Fitorremediação de águas residuais contaminadas com Cd e Ni por três genótipos de Miscanthus

Fitorremediação, o uso de vegetação para a descontaminação de diferentes matrizes, é uma estratégia de baixo custo e tem sido apontada como uma metodologia passível de atenuar e estabilizar águas residuais. Neste contexto, este estudo tem como principal objectivo avaliar a capacidade fitorremediadora de três genótipos de Miscanthus (duas espécies - Miscanthus sinensis e Miscanthus floridulus, e um híbrido – Miscanthus x giganteus) a águas residuais contaminadas com cádmio e níquel (2,0 mg Ni/L e 0,2 mg Cd/L). Os resultados demonstraram que a irrigação com águas residuais contaminadas com Cd e Ni não afecta a produtividade dos três genótipos de Miscanthus em estudo e que o M. x giganteus e o M. floridulus registaram produtividades mais elevadas que o M. sinensis. Contudo, o M. x giganteus, demonstrou tendencialmente uma redução da sua produção com a contaminação de Cd. A biomassa obtida dos ensaios irrigados com águas residuais contaminadas apresentaram maior teor de Cd e Ni, do que a biomassa recolhida dos ensaios Controlo. O sistema Miscanthus-solo registou valores de remoção de Cd de 100%, e de Ni de 96-100%, no caso do M. x giganteus e do M. sinensis. O M. floridulus, contudo, demonstrou menos potencial de fitorremediação no que diz respeito à remoção de Ni das águas residuais: apenas 58% de Ni foi removido pelo sistema “biofiltrador”. Ainda assim, verificou-se a acumulação de Cd e Ni no perfil superior do solo devido à irrigação com as águas residuais contaminadas, o que demonstra a necessidade de controlo desta técnica de modo a prevenir possíveis efeitos negativos no ambiente.

Efeito do teor em Y2O3 nos catalisadores suportados de 8%Ni/α-Al2O3 durante a reação de oxidação parcial do Metano para produção de Hidrogénio

Neste trabalho avaliou-se o desempenho de cinco catalisadores de Níquel suportados em α-Alumina, com diferentes teores em Ítria, durante a reação de Oxidação Parcial do Metano para a produção de Hidrogénio: 8%Ni/α-Al2O3, 8%Ni/2%Y2O3.α-Al2O3, 8%Ni/2,5%Y2O3.α-Al2O3, 8%Ni/5%Y2O3.α-Al2O3 e 8%Ni/Y2O3. Foram realizados testes catalíticos numa Unidade de Reação acoplada a um equipamento de análise, microGC. A reação decorreu à temperatura de 800 °C, num reator laboratorial de quartzo, durante 18 horas, com uma mistura pura de CH4 e O2 (Condição Concentrada). Os resultados demonstraram um aumento de atividade para os catalisadores de suporte misto com maior teor em Y2O3. Usando o mesmo procedimento, a reação de OPM foi realizada também para outra mistura reacional de CH4 e O2, mas agora diluída em Hélio (Condição Diluída). Estes resultados permitiram avaliar a velocidade de reação e a atividade dos catalisadores (TOF), para diferentes valores de temperatura, numa situação inicial de ausência de coque. Numa segunda etapa, avaliou-se o desempenho dos mesmos materiais durante 2 horas de reação à temperatura constante de 800 ℃. Finalmente, através da técnica de caraterização de XPS, identificaram-se as espécies presentes na superfície dos catalisadores. Os resultados sugerem que há formação de um composto intermediário NiYO3 formado entre o metal e o promotor Y2O3, conferindo atividade e estabilidade aos catalisadores e reduzindo a deposição de coque. O catalisador com maior teor em Y2O3 (8%Ni/5%Y2O3.α-Al2O3) foi o mais beneficiado com a adição do promotor, demonstrando melhor desempenho para a produção de H2 na Reação de Oxidação Parcial do Metano.

O projecto Imago. A constituição de uma base de dados digital de iconografia medieval

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), Fundação Millennium bcp, Direcção Geral do Livro e das Bibliotecas/MC, Instituto de Estudos Medievais – FCSH/UNL

On the influences of the El Niño, La niña and Atlantic Dipole Paterni on the Amazonian Rainfall during 1960-1998

The influence of the large-scale climatic variability dominant modes in the Pacific and in the Atlantic on Amazonian rainfall is investigated. The composite technique of the Amazon precipitation anomalies is used in this work. The basis years for these composites arc those in the period 1960-1998 with occurrences of extremes in the Southern Oscillation (El Niño or La Niña) and the north/south warm (or cold) sea surface temperature (SST) anomalies dipole pattern in the tropical Atlantic. Warm (cold) dipole means positive (negative) anomalies in the tropical North Atlantic and negative (positive) anomalies in the tropical South Atlantic. Austral summer and autumn composites for extremes in the Southern Oscillation (El Niño or La Niña) and independently for north/south dipole pattern (warm or cold) of the SST anomalies in the tropical Atlantic present values (magnitude and sign) consistent with those found in previous works on the relationship between Amazon rainfall variations and the SST anomalies in the tropical Pacific and Atlantic. However, austral summer and autumn composites for the years with simultaneous occurrences of El Niño and warm north/south dipole of the SST anomalies in the tropical Atlantic show negative precipitation anomalies extending eastward over the center-eastern Amazon. This result indicates the important role played by the tropical Atlantic in the Amazon anomalous rainfall distribution.

Determinação dos elementos-traço (Zn, Co e Ni) em sedimentos da Plataforma Continental Amazônica sob influência da descarga do rio Amazonas

Esta pesquisa foi desenvolvida na Plataforma Continental Amazônica (PCA) no trecho compreendido entre os cabos Orange (AP) e Maguari (PA), para determinar os teores de Zn, Co e Ni nos sedimentos superficiais, identificando o papel dos sedimentos como fonte ou reserva de elementos-traço. A concentração dos elementos metálicos apresentou a seguinte associação: Zn > Ni > Co. Os sedimentos localizados na PCA podem ser considerados como sítio de ocorrência natural dos elementos metálicos, não havendo influência de fontes poluidoras na liberação destes para o sistema.

Estudo de metais pesados (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) na Bacia do Tarumã-Açu Manaus (AM)

Os resíduos gerados em domicílios incluem diversos produtos, como pesticidas, produtos farmacêuticos, detergentes, óleos de cozinha, metais pesados contidos em baterias e outros utensílios. Esses resíduos são lançados continuamente em aterro sanitário ou lixões em cidades como Manaus. O chorume produzido nesses aterros, quando não tratados, contamina recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Neste estudo foi feita uma avaliação das conseqüências da liberação do chorume no sistema hídrico da bacia do Tarumã-Açu. Amostras de água e sedimento foram coletadas nos igarapés Matrinxã, Acará, Bolívia, bacia do Tarumã-Açu e dentro do aterro sanitário (Manaus - Amazonas - Brasil) em março 2001. As amostras de água foram filtradas em filtro Milipore (0,45 mm de poro) e, em seguida, tratadas com HNO3 concentrado. As amostras de sedimento foram peneiradas em malha de 0,053 mm e digeridas com HCl:HNO3 (1:3) a 150ºC. As concentrações de alguns metais pesados (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) foram determinadas nas amostras de água e sedimento por espectrometria de absorção atômica de chama. Os resultados revelaram que a concentração dos metais pesados é muito acima dos permitidos pela resolução 357/2005 do CONAMA em praticamente todos os locais amostrados, mostrando que o Aterro Sanitário é um dos principais responsáveis pelo impacto ambiental observado nos corpos hídricos estudados. As análises dos componentes principais (PCA) e hierárquica de cluster (HCA), revelam que os pontos de coleta localizados dentro do aterro sanitário apresentam características diferentes dos outros locais amostrados. Além disso, o HCA e PCA mostraram que existe uma similaridade entre os pontos de coleta localizados fora do aterro o que permite afirmar que o chorume do aterro se dissolve por todo corpo hídrico estudado.

A systematic study of the structural and magnetic properties of Mn-, Co-, and Ni-Doped Colloidal Fe3O4 nanoparticles

A series of colloidal MxFe3-xO4 (M = Mn, Co, Ni; x = 0–1) nanoparticles with diameters ranging from 6.8 to 11.6 nm was synthesized by hydrothermal reaction in aqueous medium at low temperature (200 °C). Energy-dispersive X-ray microa-nalysis and inductively coupled plasma spectrometry confirms that the actual elemental compositions agree well with the nominal ones. The structural properties of obtained nanoparticles were investigated by using powder X-ray diffraction, Raman scattering, Mössbauer spectroscopy, and electron microscopy. The results demonstrate that our synthesis technique leads to the formation of chemically uniform single-phase solid solution nanoparticles with cubic spinel structure, confirming the intrinsic doping. Magnetic studies showed that, in comparison to Fe3O4, the saturation magnetization of MxFe3-xO4 (M = Mn, Ni) decreases with increasing dopant concentration, while Co-doped samples showed similar saturation magnetizations. On other hand, whereas Mn- and Ni-doped nanoparticles exhibits superparamagnetic behavior at room temperature, ferromagnetism emerges for CoxFe3-xO4 nanoparticles, which can be tuned by the level of Co doping.