Lithium ion rechargeable batteries: State of the art and future needs of microscopic theoretical models and simulations

This review deals with the recent developments and present status of the theoretical models for the simulation of the performance of lithium ion batteries. Preceded by a description of the main materials used for each of the components of a battery -anode, cathode and separator- and how material characteristics affect battery performance, a description of the main theoretical models describing the operation and performance of a battery are presented. The influence of the most relevant parameters of the models, such as boundary conditions, geometry and material characteristics are discussed. Finally, suggestions for future work are proposed.

Efeito do tempo e temperatura de cura em concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento

Os concretos com reduzidos teores de cimento têm sido foco de crescentes estudos em virtude do seu potencial quanto a sustentabilidade das construções. Mais recentemente o estudo ascendeu aos concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento. Entretanto, há uma preocupação quanto ao ganho de resistência nas primeiras idades desses concretos devido ao baixo teor de cimento e o elevado teor de adições minerais que conhecidamente proporcionam melhorias nas resistências a longas idades, notadamente acima de 90 dias. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o ganho de resistência e a hidratação de concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem adição de hidróxido de cálcio. Para tanto, os concretos foram submetidos a cura por imersão em água a temperatura de 20±2ºC durante 3, 7, 14, 21, 28, 91 e 360 dias e também cura em água aquecida a 40ºC por 3 dias acrescidos de mais 3 dias a 60ºC e um dia de resfriamento dentro do banho térmico até a temperatura ambiente. Foram realizados ensaios de slump flow, L-box, V-test e J-ring para caracterização do CAA no estado fresco. No estado endurecido foram realizados ensaios de resistência à compressão a idades de 3, 7, 14, 28, 90 e 360 dias, absorção por capilaridade, difração de raios X e MEV. Os resultados demonstram a aptidão em desenvolver CAA com reduzidos teores de cimento devido a excelente capacidade das cinzas volantes e metacaulim em trabalharem como agentes viscosificadores dos concretos autoadensáveis. Verifica-se que é possível produzir CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg/m3 que atinjam resistências aos 28 dias entre 25 e 40 MPa e entre 45 e 70 MPa, para cura úmida e térmica respectivamente. A partir do ensaios de MEV e DRX é possível inferir que o ganho de resistência obtido pelos CAA com cura térmica é devido a aceleração das reações pozolânicas e da estrutura interna mais densa dos concretos submetidos a cura térmica.

Umidade de equilíbrio da madeira de angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke ), guariúba (Clarisia racemosa Ruiz & Pav.) e tauarí vermelho (Cariniana micrantha Ducke) em diferentes condições de temperatura e umidade relativa

A umidade de equilíbrio deve ser determinada para o local onde a madeira será empregada. Isto pode ser feito através da determinação da umidade das amostras de madeira expostas às condições ambientais de temperatura e umidade relativa em ensaios de campo, de laboratório equipado com câmara de climatização ou estimativas por meio de modelos matemáticos. Neste trabalho foi determinada a umidade de equilíbrio da madeira - UEM do angelim vermelho (Dinizia excelsa Ducke), guariúba (Clarisia racemosa Ruiz & Pav.) e tauarí vermelho (Cariniana micrantha Ducke ), em duas condições de temperatura e três de umidade relativa em câmara de climatização. Encontrou-se diferenças entre a umidade de equilíbrio estimada pela equação de Simpson (1971) e o valor real determinado em câmara climática. Na simulação de ensaio a 25º C de temperatura e umidade relativa de 40% a UEM ficou em média 26,6% superior ao valor estimado pela equação de Simpson (1971), constituindo-se na maior variação. A menor variação foi de 2,1% registrada na espécie angelim vermelho na condição de 35º C e 80% de umidade relativa. A equação de Simpson, no geral, tendeu a superestimar os valores de UEM nas três espécies.

Extreme value Birnbaum-Saunders regression models applied to environmental data

Extreme value models are widely used in different areas. The Birnbaum–Saunders distribution is receiving considerable attention due to its physical arguments and its good properties. We propose a methodology based on extreme value Birnbaum–Saunders regression models, which includes model formulation, estimation, inference and checking. We further conduct a simulation study for evaluating its performance. A statistical analysis with real-world extreme value environmental data using the methodology is provided as illustration.

Influência da escarificação e da temperatura sobre a germinação de sementes de Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W. Grimes (sete cascas)

Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W Grimes (sete cascas) é uma planta arbórea nativa do Pantanal Matogrossense, cujas sementes possuem dormência provavelmente causada pela impermeabilidade do tegumento à água. O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de comparar a eficiência da escarificação mecânica e química para superar a dormência tegumentar e o efeito da temperatura sobre a germinação de sementes de sete cascas. Foram empregados quatro diferentes procedimentos de escarificação: testemunha (sem escarificação); a escarificação mecânica; a escarificação com ácido sulfúrico durante cinco minutos e a escarificação com ácido sulfúrico durante dez minutos. Os níveis de temperatura empregados foram de 20, 25, 30 e 35ºC. A semeadura foi realizada em papel toalha germitest, na forma de rolo. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado com os tratamentos em esquema fatorial 4x4. Para cada tratamento, foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes. Foi avaliada a porcentagem de germinação das sementes, utilizado como critério emissão da raiz primária com 2 mm de comprimento. Foi observado que a espécie S. tubulosa possui dormência tegumentar causada pela impermeabilidade do tegumento a água. As escarificações química com ácido sulfúrico por cinco e dez minutos foram eficientes para superação da dormência e as combinações de escarificação com temperatura que promoveram maiores porcentagens de germinação para a espécie foram a escarificação com imersão em ácido sulfúrico durante cinco e dez minutos e as temperaturas de 25, 30 e 35ºC.

Emergência de plântulas de Astrocaryum aculeatum G. May. em função da temperatura e do período de embebição das sementes

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a emergência de plântulas de Astrocaryum aculeatum a partir de sementes submetidas a diferentes temperaturas e períodos de embebição. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 (temperaturas de embebição em água: 25ºC, 30ºC, 35ºC e 40ºC) X 3 (períodos de embebição: 2, 4 e 6 dias), com testemunha (sem embebição) e com quatro repetições. As semeaduras foram realizadas em viveiro. A emergência e o índice de velocidade de emergência só diferiram entre a testemunha e os tratamentos aplicados, independentes do período e da temperatura, com resultados favoráveis para a embebição das sementes. O tempo médio de emergência apresentou efeito de interação significativo, destacando-se a utilização da temperatura de embebição de 40ºC, associada ao período de 4 dias, que proporcionou um menor tempo médio (163 dias). O tempo inicial de emergência foi menor na temperatura de 35ºC (80 dias), enquanto o tempo final de emergência não apresentou diferença entre as médias. Sementes embebidas por 2 dias apresentaram 50% de sementes mortas ao final do experimento, enquanto as embebidas por 4 dias, apenas 38%. A emergência de plântulas de A. aculeatum foi favorecida pela embebição, independente da temperatura e do período utilizados.

Influência do pH e temperatura sobre a atividade amilolítica de rizóbios isolados de solos da Amazônia

Poucas são as informações referentes ao perfil enzimático de bactérias rizobiais. Em meio de cultura solidificado, foi conduzido um experimento em fatorial 7 x 3 x 3 para avaliar o efeito do pH (5,0; 6,5 e 8,0) e da temperatura (25, 35 e 42 ºC) sobre a atividade amilolítica de sete isolados de rizóbio. As maiores atividades amilolíticas foram observadas em ambientes ácidos, com algumas bactérias também produzindo níveis significativos em pH 8,0. Entre as interações significativas (P<0,01), os isolados INPA R-110 e R-822 apresentaram máximas atividades em pH 5,0 e 25 ºC, com o R-822 também sendo um bom produtor de amilase nas temperaturas de 35 e 42 ºC. Em termos gerais, os isolados INPA R-110 e R-822 foram os melhores produtores de amilases, com atividades enzimáticas maiores do que 2,0.

Exploring female mice interstrain differences relevant for models of depression

Depression is an extremely heterogeneous disorder. Diverse molecular mechanisms have been suggested to underlie its etiology. To understand the molecular mechanisms responsible for this complex disorder, researchers have been using animal models extensively, namely mice from various genetic backgrounds and harboring distinct genetic modifications. The use of numerous mouse models has contributed to enrich our knowledge on depression. However, accumulating data also revealed that the intrinsic characteristics of each mouse strain might influence the experimental outcomes, which may justify some conflicting evidence reported in the literature. To further understand the impact of the genetic background, we performed a multimodal comparative study encompassing the most relevant parameters commonly addressed in depression, in three of the most widely used mouse strains: Balb/c, C57BL/6, and CD-1. Moreover, female mice were selected for this study taken into account the higher prevalence of depression in women and the fewer animal studies using this gender. Our results show that Balb/c mice have a more pronounced anxious-like behavior than CD-1 and C57BL/6 mice, whereas C57BL/6 animals present the strongest depressive-like trait. Furthermore, C57BL/6 mice display the highest rate of proliferating cells and brain-derived neurotrophic factor (Bdnf) expression levels in the hippocampus, while hippocampal dentate granular neurons of Balb/c mice show smaller dendritic lengths and fewer ramifications. Of notice, the expression levels of inducible nitric oxide synthase (iNos) predict 39.5% of the depressive-like behavior index, which suggests a key role of hippocampal iNOS in depression. Overall, this study reveals important interstrain differences in several behavioral dimensions and molecular and cellular parameters that should be considered when preparing and analyzing experiments addressing depression using mouse models. It further contributes to the literature by revealing the predictive value of hippocampal iNos expression levels in depressive-like behavior, irrespectively of the mouse strain.

Numerical modeling and assessment of the thermal environment in an industrial premise of automotive components

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial

A influência do evento El Niño - Oscilação Sul e Atlântico Equatorial na precipitação sobre as regiões norte e nordeste da América do Sul

Os impactos de eventos anômalos no oceano Pacífico associados ao El Niño-Oscilação Sul (ENOS) na precipitação da região norte e nordeste da América do Sul foram avaliados para o período de 1900 a 2007, fazendo-se uso de análise de composições. Os eventos El Niño (La Niña) no Pacífico que juntamente com um Modo Equatorial no Atlântico (MEA) frio (quente) formam um gradiente interbacias entre o Pacífico e Atlântico foram analisados considerando, separadamente, aqueles para os quais o gradiente se forma na fase inicial do ENOS daqueles em que o gradiente se forma na fase de decaimento do ENOS. Os resultados mostram que o padrão de precipitação na região norte e nordeste da América do Sul é reforçado mediante a configuração do gradiente interbacias durante a fase inicial do ENOS. Nesse caso, uma possível explicação é que o MEA de sinal contrário ao ENOS durante sua fase inicial cria condições favoráveis para o desenvolvimento de um gradiente inter-hemisférico no Atlântico Tropical atuando no mesmo sentido do gradiente interbacias, e colaborando para fortalecer o efeito do El Niño (La Niña) na precipitação. Por outro lado, para os eventos ENOS em que o gradiente se forma em sua fase de decaimento, o impacto na precipitação é mais significativo na região norte e centro-oeste da bacia. Uma possível explicação para essas diferenças está associada às mudanças que ocorrem na circulação atmosférica leste-oeste associada ao gradiente leste-oeste de anomalias da TSM. Os resultados deste estudo podem ser úteis, principalmente, para fins de monitoramento climático.

Cylindrically symmetric models of gravitational collapse to black holes: a short review

We survey results about exact cylindrically symmetric models of gravitational collapse in General Relativity. We focus on models which result from the matching of two spacetimes having collapsing interiors which develop trapped surfaces and vacuum exteriors containing gravitational waves. We collect some theorems from the literature which help to decide a priori about eventual spacetime matchings. We revise, in more detail, some toy models which include some of the main mathematical and physical issues that arise in this context, and compute the gravitational energy flux through the matching boundary of a particular collapsing region. Along the way, we point out several interesting open problems.

Development of a thermoelectric generator for the exhaust of a vehicle

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Numerical simulation of the reflow soldering process

Dissertação de mestrado integrado em Mechanical Engineering

Specification and testing of multiplicative time-varying GARCH models with applications

In this article, we develop a specification technique for building multiplicative time-varying GARCH models of Amado and Teräsvirta (2008, 2013). The variance is decomposed into an unconditional and a conditional component such that the unconditional variance component is allowed to evolve smoothly over time. This nonstationary component is defined as a linear combination of logistic transition functions with time as the transition variable. The appropriate number of transition functions is determined by a sequence of specification tests. For that purpose, a coherent modelling strategy based on statistical inference is presented. It is heavily dependent on Lagrange multiplier type misspecification tests. The tests are easily implemented as they are entirely based on auxiliary regressions. Finite-sample properties of the strategy and tests are examined by simulation. The modelling strategy is illustrated in practice with two real examples: an empirical application to daily exchange rate returns and another one to daily coffee futures returns.

Exploring the role of O-Mannosylation in the modulation of E-Cadherin function in Gastric Cancer cell line models

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada – Biomedicina