Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma

The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest

Biomecânica e otimização topológica com H-adaptatividade em implantes dentários nitretados a plasma em cátodo oco

In recent years there has been a significant growth in technologies that modify implant surfaces, reducing healing time and allowing their successful use in areas with low bone density. One of the most widely used techniques is plasma nitration, applied with excellent results in titanium and its alloys, with greater frequency in the manufacture of hip, ankle and shoulder implants. However, its use in dental implants is very limited due to high process temperatures (between 700 C o and 800 C o ), resulting in distortions in these geometrically complex and highly precise components. The aim of the present study is to assess osseointegration and mechanical strength of grade II nitrided titanium samples, through configuration of hollow cathode discharge. Moreover, new formulations are proposed to determine the optimum structural topology of the dental implant under study, in order to perfect its shape, make it efficient, competitive and with high definition. In the nitriding process, the samples were treated at a temperature of 450 C o and pressure of 150 Pa , during 1 hour of treatment. This condition was selected because it obtains the best wettability results in previous studies, where different pressure, temperature and time conditions were systematized. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, roughness, microhardness and wettability. Biomechanical fatigue tests were then conducted. Finally, a formulation using the three dimensional structural topology optimization method was proposed, in conjunction with an hadaptive refinement process. The results showed that plasma nitriding, using the hollow cathode discharge technique, caused changes in the surface texture of test specimens, increases surface roughness, wettability and microhardness when compared to the untreated sample. In the biomechanical fatigue test, the treated implant showed no flaws, after five million cycles, at a maximum fatigue load of 84.46 N. The results of the topological optimization process showed well-defined optimized layouts of the dental implant, with a clear distribution of material and a defined edge

Efeito da calagem e sulfato de amônio no algodão: II - Concentração de cátions e ânions na solução do solo e absorção de nutrientes pelas plantas

No sistema de semeadura direta, o calcário tem sido aplicado superficialmente para evitar o revolvimento do solo. Os ânions adicionados via adubação nitrogenada podem aumentar a solubilização de sais de cátions básicos do solo graças à formação de pares iônicos. O objetivo deste trabalho foi estudar a dinâmica dos ânions NO3- e SO4(2-) e dos cátions NH4+, Ca2+, Mg2+ e K+ da solução do solo, bem como a absorção de nutrientes pelo algodoeiro submetido a distintas formas de aplicação de calcário e diferentes doses de sulfato de amônio em cobertura, cultivado com a presença de palha na superfície do solo. Utilizou-se um Latossolo Vermelho distroférrico de textura média que foi acomodado em vasos com 15,71 dm³. Plantas de algodão (Gossypium hirsutum) foram cultivadas por 60 dias nas condições de calagem superficial sobre a palha, calagem incorporada a 0-20 cm de profundidade e ausência de correção do solo, com a aplicação de doses de sulfato de amônio equivalentes a 0, 50, 100 e 150 kg ha-1 de N em cobertura. Cápsulas porosas foram instaladas para amostragem e quantificação de nutrientes da solução do solo. A concentração de SO4(2-) da solução do solo foi incrementada pela adubação nitrogenada, independentemente da forma de aplicação do calcário. A curto prazo, a nitrificação do NH4+ aplicado foi favorecida somente com a calagem incorporada, apesar de o N nítrico da solução do solo ter aumentado no final do cultivo do algodão até mesmo no solo não corrigido. As concentrações de Ca, Mg e K da solução do solo foram incrementadas pela adubação de cobertura. O ânion SO4(2-) apresentou maior afinidade do que o NO3- na formação de pares iônicos com os cátions básicos da solução do solo. A adubação nitrogenada proporcionou maior eficiência na absorção de Ca e Mg pelo algodoeiro na condição de calagem incorporada.

Desenvolvimento e análise de material compósito a base de penas de frango (fibras de queratina-KF) e matriz de poliéster insaturado

Use of natural fibres as a reinforcement material in the manufacture of composites show a series of advantages: availability, biodegradability, low weight and regeneration in relation to synthetic fibres, thus justifying its utilization. In the present research work, composites were developed with chicken feathers (KF), using unsaturated polyester resin as matrix, for diversified applications, mainly in the furniture/timber industry.At present, in Brazil the chicken feathers are used as part of the animal feed, even though this material possesses low aggregated value. The chicken feathers are hollow, light and resistant. After washing with water at room temperature, a part of the chicken feathers were treated with 2% NaOH. Composites were manufactured using treated and untreated chicken feathers with unsaturated orthothalic polyester resin and 1% peroxide as catalyser, obtained in the commerce. Samples with size 150x25x3 mm for mechanical tests were cut by laser in the composite plate. Mechanical analyses were carried out in the Laboratório de Metais e Ensaios Mecânicos UFRN. All the analyses were in accordance with ASTM standards. SEM analyses were also carried out on the samples.In the analyses of the results obtained, it was observed that the composites made with untreated chicken feathers showed better results (Traction 11.406 MPa and 9.107 MPa Bending 34.947 and 20.918 MPa for samples with and without treatment respectively) compared to the composite with treated feathers. Very low values of the water absorption results, evidenced the impermeability characteristic of the feathers. From the SEM images, the structure, fracture and the fibre/matrix adsorption can be evidenced. In the flammability test, it was observed that despite the feathers having sulfur as a constituent, natural inhibitor of flame, no burning support of the composites, because the manufacturing process of the composite

Redução carbotérmica de TiO2 por descarga em cátodo oco

In this study we used the plasma as a source of energy in the process of carbothermic reduction of rutile ore (TiO2). The rutile and graphite powders were milled for 15 h and placed in a hollow cathode discharge produced by in order to obtain titanium carbonitride directly from the reaction, was verified the influence of processing parameters of plasma temperature and time in the synthesis of TiCN. The reaction was carried out at 600, 700 and 800˚C for 3 to 4 hours in an atmosphere of nitrogen and argon. During all reactions was monitored by plasma technique of optical emission spectroscopy (EEO) to check the active species present in the process of carbothermal reduction of TiO2. The powder obtained after the reactions were characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The technique of EEO were detected in all reactions the spectra CO and NO, and these gas-phase resulting from the reduction of TiO2. The results of X-ray diffraction confirmed the reduction, where for all conditions studied there was evidence of early reduction of TiO2 through the emergence of intermediate oxides. In the samples reduced at 600 and 700˚C, there was only the phase Ti6O11, those reduced to 800˚C appeared Ti5O9 phases, and Ti6O11 Ti7O13, confirming that the carbothermal reduction in plasma, a reduction of the ore rutile (TiO2) in a series of intermediate titanium oxide (TinO2n-1) where n varies between 5 and 10

Perfis de distribuição volumétrica de pontas XR 11003 e TXVK-4 em diferentes condições de pulverização

Com o objetivo de avaliar a uniformidade da distribuição volumétrica e o efeito da angulação dos bicos na barra em pulverizações, foi conduzido experimento em laboratório, com dez unidades de cada uma das pontas de jato plano XR 11003 e de jato cônico vazio TXVK-4, fabricadas pela Spraying Systems Co. As pontas XR 11003 foram avaliadas, isoladamente, em mesa de prova para bicos construída conforme a Norma ISO 5682-1:1996, a 0,30; 0,40 e 0,50 m de altura, submetidas à pressão de 200 e 300 kPa e posicionadas com ângulos de 30º e 45º no sentido horário e anti-horário e na vertical; as pontas TXVK-4 foram avaliadas nas mesmas alturas, porém a 300 e 400 kPa, e somente na vertical. A distribuição média do volume coletado em cada configuração, das dez unidades de cada ponta, foi inserida num programa computacional, desenvolvido para o estudo, que permitiu a simulação do padrão de deposição de uma barra pulverizadora, com 24 bicos, com sobreposições variáveis, obtendo-se, ao final, o coeficiente de variação da sobreposição, o desvio- padrão e a média do volume aplicado. Os resultados sugerem a necessidade de ajustes no espaçamento entre bicos para a obtenção de melhor uniformidade na distribuição, principalmente quando se utiliza ângulo na barra; há menor influência da variação da altura da barra sobre a uniformidade da distribuição quando o espaçamento entre bicos é reduzido.

Diagnóstico de plasma de cátodo oco: análise da ação de plasma de argônio e Ar-H2 para a deposição de filmes finos de titânio em pós-descarga

Plasma DC hollow cathode has been used for film deposition by sputtering with release of neutral atoms from the cathode. The DC Plasma Ar-H2 hollow cathode currently used in the industry has proven to be effective in cleaning surfaces and thin film deposition when compared to argon plasma. When we wish to avoid the effects of ion bombardment on the substrate discharge, it uses the post-discharge region. Were generated by discharge plasma of argon and hydrogen hollow cathode deposition of thin films of titanium on glass substrate. The optical emission spectroscopy was used for the post-discharge diagnosis. The films formed were analyzed by mechanical profilometry technique. It was observed that in the spectrum of the excitation lines of argon occurred species. There are variations in the rate of deposition of titanium on the glass substrate for different process parameters such as deposition time, distance and discharge working gases. It was noted an increase in intensity of the lines of argon compared with the lines of titanium. Deposition with argon and hydrogen in glass sample observed a higher rate deposition of titanium as more closer the sample was in the discharge

Diagnóstico de descarga de cátodo oco de ar e pós-descarga Ar N2 por espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de massa

Many applications require that the plasma discharge is produced apart from the surface to be processed, thus preventing damage caused by bombardment and/or plasma radiation. In the post-discharge regime in various applications thermally sensitive materials can be used. In this work, active species produced by discharge and post-discharge hollow cathode were diagnosed by optical emission spectroscopy and mass spectrometry. The discharge was produced with the gases Ar and Ar - N2 gas flow ranging from 1 to 6 cm3/min and electric current between 150 to 600 mA. It was estimated that the ion density inside the hollow cathode, with 2 mm diameter ranged between 7.71 and 14.1 x 1015 cm-3. It was observed that the gas flow and the electric current changes the emission intensity of Ar and N2 species. The major ionic species detected by quadrupole mass spectrometry were Ar+ and N2+. The ratio of optical emission intensities of N2(1 +)/Ar(811 nm) was related to the partial pressure of N2 after the hollow cathode discharge at low pressure

Cobertura da pulverização e maturação de frutos do cafeeiro com ethephon em diferentes condições operacionais

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

Efeito de surfatantes e pontas de pulverização na deposição de calda de pulverização em plantas de grama-seda

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de surfatantes e pontas de pulverização na deposição da calda de pulverização em plantas de Cynodon dactylon. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2 x 5, sendo duas pontas de pulverização (XR 11002 e TX-VK 8) e cinco caldas de pulverização (sem surfatante e com os surfatantes Aterbane e Silwet a 0,05% e 0,1%). As caldas foram preparadas utilizando-se o corante FDC-1 a 1.500 ppm como traçador. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com 10 repetições. As aplicações foram realizadas através de um pulverizador estacionário a pressão constante e com consumo de calda de 150 L ha-1. A ponta de pulverização do tipo jato cônico vazio proporcionou maior deposição nas folhas de grama-seda, quando comparada com a ponta do tipo jato plano, independentemente do adjuvante utilizado. As maiores deposições ocorreram nas doses de 0,1%, para ambos os surfatantes, quando utilizada a ponta de jato plano e para o Silwet a 0,05% pulverizado com a ponta de jato cônico. A deposição de calda nas folhas foi menor quando da não-adição de surfatante, independentemente da ponta de pulverização utilizada.

Efeito da intensidade do vento, da pressão e de pontas de pulverização na deriva de aplicações de herbicidas em pré-emergência

Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito de pontas de pulverização, pressão e intensidade do vento na deriva gerada em aplicações simuladas de herbicidas aplicados em pré-emergência. Os modelos de pontas de pulverização e as respectivas pressões testadas foram: SF 11002 (207 e 310 kPa), JA-2 (345 e 655 kPa) e AVI 11002 (207 e 414 kPa). As aplicações foram realizadas em dois períodos, em dias com condições de velocidade de vento distintas, em uma área de 1.200 m², localizada na Fazenda Experimental da FCA/UNESP. Um pulverizador com barra de 12 m, 24 bicos e tanque de 600 L foi utilizado nas aplicações. A calda de aplicação foi composta por água e o corante alimentício FDC-1 foi usado como traçador. A deriva foi amostrada por coletores ativos fixados sobre a barra de pulverização. As velocidades mínimas, médias e máximas de vento registradas no primeiro e segundo períodos das aplicações foram de 7, 14 e 23 km h-1 e 1, 5 e 18 km h-1, respectivamente. Nas duas ocasiões de aplicação, as pontas de pulverização com indução de ar AVI 11002 e de jato cônico vazio JA-2 a 655 kPa resultaram nas menores e maiores quantidades de depósito de líquido detectadas, respectivamente. A maior intensidade do vento incrementou a deriva. A redução na pressão pode ser utilizada para controle de deriva, mas a seleção adequada de uma ponta mostrou ser mais eficiente para esse propósito.

Velocidade do fluxo de ar em barra de pulverização no controle químico de Anticarsia gemmatalis, Hübner e percevejos na cultura da soja

A lagarta Anticarsia gemmatalis (Hübner) e os percevejos fitófagos são pragas importantes na cultura da soja no Brasil. Este trabalho objetivou avaliar o controle desses insetos após o tratamento com inseticidas, sob diferentes velocidades do fluxo de ar junto à barra de pulverização nessa cultura. O experimento foi desenvolvido em Botucatu, na cultura da soja [Glycine max (L.) Merrill], var. Conquista (safra 2007/08), no delineamento experimental de blocos ao acaso (quatro velocidades do fluxo de ar: 0, 9, 11 e 29 km h-1), mais testemunha, totalizando cinco tratamentos e quatro repetições. No estádio de desenvolvimento vegetativo (V10) realizou uma aplicação do inseticida deltametrina na dosagem de 6,5 g do i.a. ha-1 para o controle de lagartas e no estádio de desenvolvimento reprodutivo (R6) aplicou o inseticida tiametoxam associado com lambda-cialotrina na dosagem de 25,38 + 19,08 g do i.a. ha-1 para o controle de percevejos. A aplicação foi feita com um pulverizador Advanced Vortex 2000, com pontas de pulverização jato cônico JA2, conferindo um volume de calda de 200 L ha-1. As avaliações antes e após a aplicação foram realizadas pelo método de batidas no pano. Avaliaram-se os danos causados por percevejos, considerando-se a porcentagem de danos às sementes, ao poder germinativo e à produtividade. No geral, o número médio de lagartas e percevejos foram significativamente menores nas parcelas tratadas em relação ao obtido na testemunha. Não houve diferença de produtividade entre os tratamentos. A porcentagem de emergência e sementes picadas por percevejos foram significativamente menores nos tratamentos que receberam o controle em comparação à testemunha.

Pressurização da calda de pulverização na viabilidade de microrganismos entomopatogênicos

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

Deposição e perdas da calda em feijoeiro em aplicação com assistência de ar na barra pulverizadora

Com o objetivo de avaliar a influência da assistência de ar na deposição da calda de pulverização, em plantas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris) aos 26 dias após a emergência (DAE), com pontas de pulverização de jato cônico vazio (JA-0,5 e JA-1) e jato plano (AXI-110015), e volumes de calda, foi realizado um experimento em delineamento inteiramente casualizado, utilizando como traçador o íon cobre. Alvos coletores (papel de filtro com 3 x 3 cm) foram afixados nas superfícies adaxial e abaxial de folíolos posicionados nas partes superior e inferior das plantas. Para aplicar a solução traçadora, utilizou-se pulverizador com barras de 14 metros, com e sem assistência de ar, volumes de 60 e 100 L.ha-1, e velocidade do ar correspondente a 50% da rotação máxima do ventilador. Após a aplicação, os coletores foram lavados individualmente em solução extratora de ácido nítrico a 1,0 mol.L-1, e a quantificação dos depósitos através de espectrofotometria. A assistência de ar não influenciou na deposição da calda tanto a 60 quanto a 100 L.ha-1. O maior volume proporcionou maiores depósitos, sendo constatadas elevadas perdas para o solo (mais de 60%).

Drug delivery systems: Past, present, and future

Drug delivery systems are essential components of drugs controlled release. In the last decades, several drug delivery technologies have emerged including capsules, liposomes. microparticles, nanoparticles, and polymers. These components must be biocompatible, biodegradable, and display a desired biodistribution providing a long-term availability of the therapeutic at specific target over time.