Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • LIZIE ALMEIDA SALES
  • Análise da tensão residual em soldagem de revestimento em um aço Cr-Mo através do método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DPC)

  • Orientador : SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CEZAR HENRIQUE GONZALEZ
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • ROMILDO ALVES BERENGUER
  • SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • Data: 19/01/2024

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  • Este estudo avaliou a qualidade do revestimento de aço inoxidável AISI 347L em substrato de aço Cr-Mo produzido pelo processo GMAW, levando em consideração a influência dos parâmetros de soldagem e dos tratamentos térmicos de alívio de tensão. Para a análise de tensão residual, foi utilizado o método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DCP). Foram confeccionados 3 corpos de prova com dimensões de 300 x 150 x 12,7 mm, variando a composição do gás de proteção (100% Ar, 98% Ar + 2%CO2 e 96% Ar + 4% CO2), e realizados tratamentos térmicos pós-soldagem em conformidade com a norma ASME VIII. Para avaliar a microestrutura do revestimento, foram realizadas análises de microscopia óptica, ensaio macrográfico e ensaio de dureza. Os resultados obtidos indicam que a adição de CO2 na mistura com Argônio influência nas tensões resíduas após tratamento térmico de alivio de tensão, a amostra soldada com 4% de CO2 apresentou os maiores níveis de tensão residual as tensões residuais são predominantemente compressivas, melhorando a resistência do material a falhas por fadiga. As tensões no material de base são menores que no revestimento. A análise de microscopia óptica revelou uma microestrutura homogênea e sem apresentar trincas ou porosidades significativas, indicando uma boa execução da soldagem dos revestimentos pelo processo GMAW. Os resultados indicam que o método DPC revelou-se uma alternativa econômica e com relativa precisão, sendo de fácil implementação em comparação aos métodos existentes, consolidando sua utilidade para análises de tensão residual em revestimentos soldados.


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  • Este estudo avaliou a qualidade do revestimento de aço inoxidável AISI 347L em substrato de aço Cr-Mo produzido pelo processo GMAW, levando em consideração a influência dos parâmetros de soldagem e dos tratamentos térmicos de alívio de tensão. Para a análise de tensão residual, foi utilizado o método de Deslocamento de Pontos Coordenados (DCP). Foram confeccionados 3 corpos de prova com dimensões de 300 x 150 x 12,7 mm, variando a composição do gás de proteção (100% Ar, 98% Ar + 2%CO2 e 96% Ar + 4% CO2), e realizados tratamentos térmicos pós-soldagem em conformidade com a norma ASME VIII. Para avaliar a microestrutura do revestimento, foram realizadas análises de microscopia óptica, ensaio macrográfico e ensaio de dureza. Os resultados obtidos indicam que a adição de CO2 na mistura com Argônio influência nas tensões resíduas após tratamento térmico de alivio de tensão, a amostra soldada com 4% de CO2 apresentou os maiores níveis de tensão residual as tensões residuais são predominantemente compressivas, melhorando a resistência do material a falhas por fadiga. As tensões no material de base são menores que no revestimento. A análise de microscopia óptica revelou uma microestrutura homogênea e sem apresentar trincas ou porosidades significativas, indicando uma boa execução da soldagem dos revestimentos pelo processo GMAW. Os resultados indicam que o método DPC revelou-se uma alternativa econômica e com relativa precisão, sendo de fácil implementação em comparação aos métodos existentes, consolidando sua utilidade para análises de tensão residual em revestimentos soldados.

2
  • JEDAIAS JANUARIO DA SILVA
  • Desenvolvimento de revestimentos super-hidrofóbicos eletrodepositados de níquel sobre liga de alumínio aeronáutico para aumento da resistência à corrosão e ao desgaste

  • Orientador : SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MAGDA ROSANGELA SANTOS VIEIRA
  • FERNANDO COTTING
  • Data: 25/01/2024

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  • Uma superfície metálica pode apresentar baixa molhabilidade através da formação de uma estrutura rugosa com dimensões micro-nanométricas combinada com um agente redutor de energia de superfície. Quando o ângulo de contato e de deslizamento são ≥ 150° e ≤ 10°, respectivamente, a superfície é classificada como super-hidrofóbica (SHF). Por repelirem fortemente a água, essas superfícies vêm apresentando diversas potencialidades de aplicação tecnológicas industriais, destacando-se para o setor aeroespacial as propriedades anticorrosivas e anticongelamento. A liga de alumínio aeronáutico AA7050 é bastante utilizada na indústria aeroespacial, devido à sua baixa densidade, boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Contudo, quando exposta a meios corrosivos agressivos associados a solicitações mecânicas, pode apresentar redução do tempo de vida útil e consequentemente, promover o aumento do custo de manutenção e reposição de peças, além de agravar o risco associado a possíveis acidentes. Dentre as alternativas de proteção anticorrosiva, os revestimentos super-hidrofóbicos via processo de eletrodeposição surgem com uma alternativa promissora para a produção de nanocompósitos que simultaneamente atuem no aumento da resistência à corrosão e ao desgaste de materiais aplicados à indústria aeronáutica. Neste trabalho, foram desenvolvidos revestimentos super- hidrofóbicos à base de níquel reforçados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) associados ou não a ácido esteárico como agente redutor de energia de superfície, sobre a liga AA7050, via processo de
    eletrodeposição, a partir da combinação de diferentes composições de banhos eletrolíticos e camadas depositadas. Foram estudadas 7 condições de revestimento, sendo uma delas níquel puro, e as demais revestimentos de Ni contendo NTCPM e/ou ácido esteárico. As amostras foram caracterizadas
    através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho (FTIR). O comportamento super-hidrofóbico foi avaliado por meio da medição de ângulo de contato e deslizamento. A resistência à corrosão foi analisada através dos ensaios de potencial de circuito aberto (ECA), Polarização Linear (PL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Também foram realizados ensaios de desgaste visando avaliar a influência na molhabilidade e durabilidade da propriedade super- hidrofóbica alcançada. Os revestimentos reforçados com NTCPM apresentaram os maiores ângulos de contato, chegando a valores de até 158,35° e menores ângulos de deslizamento de aproximadamente 1°, evidenciando o comportamento super-hidrofóbico e autolimpante das superfícies. As análises por MEV confirmaram a presença de uma estrutura de rugosidade hierárquica micro-nanométrica semelhante a um couve-flor. As análises de DRX e FTIR comprovaram a presença de fases de níquel nos revestimentos, e o grupo funcional carboxilato do agente redutor de energia de superfície utilizado durante o processo de eletrodeposição, respectivamente. A condição de revestimento contendo NTCPM, apresentou melhor durabilidade, preservando a super-hidrofobicidade por até cinco vezes mais ciclos que as demais condições. Os ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica linear indicaram menores valores de densidade de corrente corrosão e maiores valores de potencial de corrosão para o revestimento contendo NTCPM e ácido esteárico aplicados diretamente sobre a liga de alumínio.


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  • Uma superfície metálica pode apresentar baixa molhabilidade através da formação de uma estrutura rugosa com dimensões micro-nanométricas combinada com um agente redutor de energia de superfície. Quando o ângulo de contato e de deslizamento são ≥ 150° e ≤ 10°, respectivamente, a superfície é classificada como super-hidrofóbica (SHF). Por repelirem fortemente a água, essas superfícies vêm apresentando diversas potencialidades de aplicação tecnológicas industriais, destacando-se para o setor aeroespacial as propriedades anticorrosivas e anticongelamento. A liga de alumínio aeronáutico AA7050 é bastante utilizada na indústria aeroespacial, devido à sua baixa densidade, boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Contudo, quando exposta a meios corrosivos agressivos associados a solicitações mecânicas, pode apresentar redução do tempo de vida útil e consequentemente, promover o aumento do custo de manutenção e reposição de peças, além de agravar o risco associado a possíveis acidentes. Dentre as alternativas de proteção anticorrosiva, os revestimentos super-hidrofóbicos via processo de eletrodeposição surgem com uma alternativa promissora para a produção de nanocompósitos que simultaneamente atuem no aumento da resistência à corrosão e ao desgaste de materiais aplicados à indústria aeronáutica. Neste trabalho, foram desenvolvidos revestimentos super- hidrofóbicos à base de níquel reforçados com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) associados ou não a ácido esteárico como agente redutor de energia de superfície, sobre a liga AA7050, via processo de
    eletrodeposição, a partir da combinação de diferentes composições de banhos eletrolíticos e camadas depositadas. Foram estudadas 7 condições de revestimento, sendo uma delas níquel puro, e as demais revestimentos de Ni contendo NTCPM e/ou ácido esteárico. As amostras foram caracterizadas
    através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho (FTIR). O comportamento super-hidrofóbico foi avaliado por meio da medição de ângulo de contato e deslizamento. A resistência à corrosão foi analisada através dos ensaios de potencial de circuito aberto (ECA), Polarização Linear (PL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Também foram realizados ensaios de desgaste visando avaliar a influência na molhabilidade e durabilidade da propriedade super- hidrofóbica alcançada. Os revestimentos reforçados com NTCPM apresentaram os maiores ângulos de contato, chegando a valores de até 158,35° e menores ângulos de deslizamento de aproximadamente 1°, evidenciando o comportamento super-hidrofóbico e autolimpante das superfícies. As análises por MEV confirmaram a presença de uma estrutura de rugosidade hierárquica micro-nanométrica semelhante a um couve-flor. As análises de DRX e FTIR comprovaram a presença de fases de níquel nos revestimentos, e o grupo funcional carboxilato do agente redutor de energia de superfície utilizado durante o processo de eletrodeposição, respectivamente. A condição de revestimento contendo NTCPM, apresentou melhor durabilidade, preservando a super-hidrofobicidade por até cinco vezes mais ciclos que as demais condições. Os ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica linear indicaram menores valores de densidade de corrente corrosão e maiores valores de potencial de corrosão para o revestimento contendo NTCPM e ácido esteárico aplicados diretamente sobre a liga de alumínio.

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  • ANDRÉ LUÍS SIMÕES ANDRADE
  • Avaliação da Frangibilidade de Conexões Aeronáuticas Produzidas por Impressão 3D

  • Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • MARCOS PEREIRA
  • ROMILDO ALVES BERENGUER
  • Data: 01/02/2024

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  • O desenvolvimento tecnológico de dispositivos empregados na aviação é uma atividade onerosa e complexa visto que, para a aplicabilidade desses in loco, se faz necessário a realização de processos de certificação, homologação e autorização, pautadas em normativa internacionais e nacionais. Além disso, para atender esse fluxo, a indústria nacional precisa realizar ensaios comprobatórios específicos (em triplicata) em laboratórios certificados fora do país, gerando uma dependência e onerando todo o processo. A possibilidade de realizar esses ensaios em solo nacional, atendendo as normativas vigentes, poderia vir a contribuir de forma significativa para o crescimento tecnológico no segmento aeronáutico com o desenvolvimento de produtos nacionalizados. Com o objetivo de contribuir com essa demanda, nessa pesquisa, conexões frangíveis de equipamentos, instalados nas áreas de segurança das pistas de pouso e decolagem dos aeroportos, foram modeladas e confeccionados por impressão 3D empregando o copolímero acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e o poliácido láctico (PLA). Corpos de prova produzidos com ambos os polímeros foram impressos, empregando 30 e 100% de preenchimento, e caracterizados visualmente quanto às suas dimensões, por análise dinâmico mecânica (DMA) e simulação mecânica visando avaliar o caráter de frangibilidade. De acordo com os resultados, a inspeção visual das conexões obtidas demonstrou o atendimento aos parâmetros dimensionais necessários para aplicação no segmento aeronáutico.  O desempenho mecânico, das amostras, de ABS e PLA, obtidas com 30% de preenchimento foram compatíveis com os obtidos a 100% de preenchimento, o que sugere um ganho em termos de matéria prima sem perdas de propriedades. Isso foi corroborado nas simulações, evidenciando desta forma que produtos aeronáuticos a exemplo de conexões frangíveis obtidos por impressão 3D podem ser produzidas por essa tecnologia, atendendo às normativas do segmento aeronáutico, com viabilidade tecnológica e redução de insumos, custos produtivos e impactos ao meio-ambiente. Esses resultados são relevantes pois, mostram que as certificações poderão ser realizadas em laboratórios nacionais certificados, estimulando a competitividade e possibilitando o desenvolvimento de novos produtos para atender ao segmento aeronáutico nacional e internacional.


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  • The technological development of devices used in aviation is a costly and complex activity since, for the applicability of these in loco, it is necessary to conduct certification, homologation, and authorization processes, based on international and national regulations. In addition, to meet this flow, the Brazilian industry needs to perform specific evidentiary tests (in triplicate) in certified laboratories outside the country, generating a dependence and burdening the entire process. The possibility of conducting these tests in Brazilian laboratories, meeting the current regulations, could contribute significantly to the technological growth in the aeronautical segment with the development of local products. To contribute to this demand, in this research, frangible connections of components, installed in the security areas of the airport runways, were modeled and made by 3D printing using the copolymer acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA). Specimens produced with both polymers were printed, using 30 and 100% filling, and visual inspection, mechanical dynamic analysis (DMA) characterizations and mechanical simulation were performed to evaluate the frankness. Based on the results, the visual inspection of the connections obtained showed compliance with the dimensional parameters necessary for application in the aircraft segment. The mechanical performance of ABS and PLA samples were performed and a 30% of filling were compatible with those obtained at 100% of filling, which suggests a gain in terms of raw material without loss of properties. Those results were corroborated in the simulations, thus evidencing those aeronautical products such as frangible connections obtained by 3D printing can be produced by this technique, meeting the regulations of the aeronautical segment, with technological feasibility and reduction of inputs, production costs and impacts on the environment. These results are relevant because they show that the analyses may soon be carried out in certified Brazilian laboratories, stimulating competitiveness and enabling the development of new products to meet the national and international aeronautical segment.

2023
Dissertações
1
  • THAYANNE SERPA DA SILVA CORADO BISPO
  • Síntese e caracterização de nanocatalisadores óxidos a base de manganês e cobalto para a decomposição do monopropelente verde H2O2

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • ROMUALDO RODRIGUES MENEZES
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 30/01/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Óxidos mistos nanocristalinos de cobalto e manganês apresentando estrutura cristalina do tipo espinélio foram sintetizados via método autocombustão a partir da fórmula geral Co(3-x)Mn(x)O4, obtendo assim CoMn2O4 (1Co:2Mn), Co1.5Mn1.5O4 (1Co:1Mn) e MnCo2O4 (2Co:1Mn), além do emprego da ureia como combustível e agente redutor. Tal trabalho se apresenta em dois  principais objetos de estudo, sendo estes os efeitos dos parâmetros de composição química da síntese, estrutura e morfologia dos materiais resultantes e a relação entre esses parâmetros frente a atividade catalítica de decomposição do monopropelente H2O2, bem como o estudo dos efeitos de calcinação sobre uma das amostras. No que diz respeito ao primeiro objeto de estudo, para avaliar tais parâmetros, os óxidos foram submetidos a caracterizações por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS). Para avaliar a atividade catalítica, foram realizados testes qualitativos e quantitativos, por meio do teste de gota (droptest) e pelo sistema de produção de gás. A síntese ocorreu como esperado obtendo uma chama ao qual se aferiu a temperatura com passo de 0.25s por meio de um termopar, como resultado foram obtidos os óxidos em espinélio nanocristalinos. Quanto aos parâmetros estruturais e morfológicos, conclui-se que a um maior teor de cobalto presente nos catalisadores promoveu-se simetria cúbica dos espinélios, havendo uma redução de fases secundárias, bem como uma maior aglomeração de partículas primárias, por outro lado, um maior teor de manganês promoveu oxidação do composto resultando em um pequeno ganho de massa. Em relação a atividade catalítica de decomposição, as amostras 1Co:1Mn e 2Co:1Mn apresentaram maior eficiência, onde 2Co:1Mn obteve maior quantidade de gás gerado e assim melhor resultado. A nível de estudo, essa amostra (2Co:1Mn) foi submetida ao processo de calcinação em três diferentes temperaturas, sendo elas 600ºC, 700ºC e 800ºC, a fim de se obter um material mais cristalino. Notou-se então que o aumento da temperatura resulta em uma única fase em espinélio nas amostras, bem como a ocorrência do processo de sinterização seguido por uma redução de atividade catalítica de decomposição do peróxido de hidrogênio. A síntese destes nanocatalisadores permite sua aplicação em sistemas propulsivos principalmente em satélites de pequeno porte, podendo assim reduzir a carga útil presente nos mesmos.


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  • Óxidos mistos nanocristalinos de cobalto e manganês apresentando estrutura cristalina do tipo espinélio foram sintetizados via método autocombustão a partir da fórmula geral Co(3-x)Mn(x)O4, obtendo assim CoMn2O4 (1Co:2Mn), Co1.5Mn1.5O4 (1Co:1Mn) e MnCo2O4 (2Co:1Mn), além do emprego da ureia como combustível e agente redutor. Tal trabalho se apresenta em dois  principais objetos de estudo, sendo estes os efeitos dos parâmetros de composição química da síntese, estrutura e morfologia dos materiais resultantes e a relação entre esses parâmetros frente a atividade catalítica de decomposição do monopropelente H2O2, bem como o estudo dos efeitos de calcinação sobre uma das amostras. No que diz respeito ao primeiro objeto de estudo, para avaliar tais parâmetros, os óxidos foram submetidos a caracterizações por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS). Para avaliar a atividade catalítica, foram realizados testes qualitativos e quantitativos, por meio do teste de gota (droptest) e pelo sistema de produção de gás. A síntese ocorreu como esperado obtendo uma chama ao qual se aferiu a temperatura com passo de 0.25s por meio de um termopar, como resultado foram obtidos os óxidos em espinélio nanocristalinos. Quanto aos parâmetros estruturais e morfológicos, conclui-se que a um maior teor de cobalto presente nos catalisadores promoveu-se simetria cúbica dos espinélios, havendo uma redução de fases secundárias, bem como uma maior aglomeração de partículas primárias, por outro lado, um maior teor de manganês promoveu oxidação do composto resultando em um pequeno ganho de massa. Em relação a atividade catalítica de decomposição, as amostras 1Co:1Mn e 2Co:1Mn apresentaram maior eficiência, onde 2Co:1Mn obteve maior quantidade de gás gerado e assim melhor resultado. A nível de estudo, essa amostra (2Co:1Mn) foi submetida ao processo de calcinação em três diferentes temperaturas, sendo elas 600ºC, 700ºC e 800ºC, a fim de se obter um material mais cristalino. Notou-se então que o aumento da temperatura resulta em uma única fase em espinélio nas amostras, bem como a ocorrência do processo de sinterização seguido por uma redução de atividade catalítica de decomposição do peróxido de hidrogênio. A síntese destes nanocatalisadores permite sua aplicação em sistemas propulsivos principalmente em satélites de pequeno porte, podendo assim reduzir a carga útil presente nos mesmos.

2
  • JACQUELINE DA SILVA SOUSA
  • ESTUDO DO OCTADECILAMINA (ODA) INCORPORADO EM BLENDAS DE POLI(METACRILATO DE METILA) E POLIESTIRENO PARA APLICAÇÕES NA INDUSTRIA AEROESPACIAL

  • Orientador : KATIA APARECIDA DA SILVA AQUINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KATIA APARECIDA DA SILVA AQUINO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MARIA JOSE DE FILGUEIRAS GOMES
  • Data: 27/04/2023

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  • Blendas poliméricas são misturas de polímeros para obtenção de novas propriedades para determinados fins. A fim de se obter materiais com características aprimoradas, blendas de Poli(metacrilato de metila)/Poliestireno (PMMA/PS) nas composições 95/05 e 90/10, com e sem o surfactante octadecilamina (ODA) foram sintetizadas com sucesso. A miscibilidade das blendas PMMA/PS, com e sem ODA, foi estudada através das técnicas: espectrofotometria na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), índice de refração (IR), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise viscosimétrica e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Os resultados de Uv-vís comprovaram que a adição do ODA às blendas, interferiu na cor dos filmes, tornando-os mais opacos e a blenda 90/10 com ODA foi a que apresentou menor valor de transmitância. Contudo, desvios no comprimento de onda da máxima absorção sugerem interações eletrônicas entre os elétrons da ligação pi dos grupos aromáticos do PS com os elétrons livres do grupo amina do ODA. Por outro lado, todas as técnicas avaliadas mostraram que as composições de blendas estudadas, com e sem ODA, formam uma mistura imiscível. Entretanto, foi observada diminuição da Tg, do módulo de elasticidade e tensão na força máxima dos sistemas com ODA. Além disso, o ODA também contribuiu para o aumento do índice de refração das blendas nas proporções estudadas. Diante dos resultados obtidos foi possível preparar um material polimérico com características aprimoradas para ser base na recepção de partículas semicondutoras com potencial na produção de novos materiais na área de células solares, células combustível e eletrônica flexível para possíveis aplicações na indústria aeroespacial.


  • Mostrar Abstract
  • Polymeric blends are mixtures of polymers to obtain new properties for specific purposes. Blends of Poly(methyl methacrylate)/Polystyrene (PMMA/PS) in the compositions 95/05 and 90/10, with and without the surfactant octadecylamine (ODA) were successfully synthesized to obtain materials with improved characteristics. The miscibility of PMMA/PS blends, with and without ODA, was studied using the following techniques: spectrophotometry in the ultraviolet and visible region (UV-Vis), refractive index (RI), spectroscopy in the infrared region by Fourier transform (FTIR ), viscosimetric analysis and differential scanning calorimetry (DSC). The UV-vis results proved that the addition of ODA to the blends interfered with the color of the films, making them more opaque, and the blend 90/10 with ODA was the one that presented the lowest transmittance value. However, deviations in the wavelength of maximum absorption suggest electronic interactions between the pi bond electrons of the PS aromatic groups and the free electrons of the ODA amine group. On the other hand, all evaluated techniques showed that the studied blend compositions, with and without ODA, form an immiscible mixture. However, a decrease in Tg, modulus of elasticity, and tension at maximum strength were observed of systems with ODA. In addition, ODA also contributed to the increase in the refractive index of the blends in the proportions studied. Given the results obtained, it was possible to prepare a polymeric material with improved characteristics to be the basis for the reception of semiconductor particles with potential in the production of new materials in the area of solar cells, fuel cells, and flexible electronics for possible applications in the aerospace industry.

3
  • MANOEL CANDIDO JUNIOR
  • CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE JUNTA SOLDADA A LASER DE FIOS DE Ti-Ni PARA REUTILIZAÇÃO EM MINI SENSORES AEROESPACIAIS

  • Orientador : CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • Data: 16/08/2023

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  • Este estudo tem como objetivo investigar a possibilidade de desenvolvimento de um mini sensor a partir do material extraído de uma junta soldada a laser, feita com uma liga Ti-Ni. Desta forma, o material poderá ser reutilizado, uma vez que, possui um elevado custo de produção. Utilizando técnicas de caracterização de materiais, objetiva-se compreender os efeitos da soldagem na transformação de fase, visando melhorias nos processos de soldagem em ligas de Ti-Ni, como as utilizadas na indústria aeroespacial. Foram analisadas amostras em três condições: tratadas termicamente a 400 °C, 500 °C e na condição original. Para isso, utilizaram-se técnicas como Microscopia Ótica (MO), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Espectroscopia por Dispersão de Elétrons (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e Microdureza, a fim de analisar as propriedades da transformação termoelástica da martensita e a composição dos elementos da liga. Este estudo pode fornecer informações importantes para o aprimoramento de processos de soldagem em ligas de Ti-Ni utilizadas em aplicações críticas. A microscopia revelou que a soldagem a laser provocou mudanças significativas no comportamento da transformação de fase. O ensaio EDS indicou uma mudança significativa na composição na região do cordão de solda em todas as condições estudadas. Na análise de Microdureza Vickers, houve um aumento significativo na dureza da liga Ti-Ni tratada termicamente a 500 °C, em comparação com a liga tratada a 400 °C. O ensaio de DRX mostrou a presença de precipitados nas ligas tratadas a 400 °C e 500 °C, sendo a última, a que apresentou maior quantidade de NiTi2, Ni3Ti, Ni2,67Ti1,33, Ni3TiO, Ni(TiO3) e NiTi. O ensaio de DSC permitiu a identificação das temperaturas iniciais e finais da transformação e a energia envolvida com a transição.


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  • This study aims to investigate the possibility of developing a mini sensor from material extracted from a laser-welded joint made with a Ti-Ni alloy. In this way, the material could be reused, as it has a high production cost. By using materials characterization techniques, the objective is to understand the effects of welding on phase transformation, aiming for improvements in welding processes in Ti-Ni alloys, such as those used in the aerospace industry. Samples were analyzed in three conditions: heat-treated at 400 °C, 500 °C, and in the original condition. Techniques such as Optical Microscopy (OM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Electron Dispersion Spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), and Microhardness were used to analyze the properties of the thermoelastic transformation of martensite and the composition of the alloy elements. This study can provide important information for the improvement of welding processes in Ti-Ni alloys used in critical applications. Microscopy revealed that laser welding caused significant changes in the phase transformation behavior. The EDS test indicated a significant change in the composition in the weld bead region in all studied conditions. In the Vickers Microhardness analysis, there was a significant increase in the hardness of the Ti-Ni alloy heat-treated at 500 °C compared to the alloy treated at 400 °C. The XRD test showed the presence of precipitates in the alloys treated at 400 °C and 500 °C, with the latter having the highest amount of NiTi2, Ni3Ti, Ni2.67Ti1.33, Ni3TiO, Ni(TiO3), and NiTi. The DSC test allowed the identification of the initial and final temperatures of the transformation and the energy involved in the transition.

4
  • LEANDRO THEODORO RAPOSO DE MELLO
  • AVALIAÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO DE DANOS PARA MONITORAMENTO DE FALHAS ESTRUTURAIS EM SUPERFÍCIES AERONÁUTICAS UTILIZANDO ONDAS GUIADAS

  • Orientador : BRAULIO SILVA BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX OLIVEIRA BARRADAS FILHO
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • Data: 12/09/2023

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  • Estruturas aeronáuticas e aeroespaciais sofrem com o desgaste e eventos inesperados que podem afetar sua condição original e vida útil. A manutenção destes equipamentos é geralmente baseada em inspeções periódicas e ensaios não destrutivos (NDE) tradicionais. Diferentemente dos NDE, o monitoramento de integridade estrutural (SHM) foca na detecção e avaliação de danos estruturais de forma contínua, aumentando a segurança operacional e eficiência da manutenção. Neste contexto, técnicas de detecção de dano por ondas de Lamb são comumente empregadas e trazem grandes desafios na sua interpretação, um destes desafios é a classificação eficiente de diferentes tipos de dano, sendo importante para o direcionamento das ações de manutenção da estrutura. Neste estudo, o Método dos Elementos Finitos (FEM) é aplicado para simular de forma custo-eficiente diversos estados estruturais através da parametrização de características do dano. Uma Transformda Wavelet Contínua é aplicada aos sinais e a média dos dados de potência do sinal são discretizados, criando os chamados Damage Characteristic Points (DCP), que são utilizados como entrada para treinamento dos algoritmos de Machine Learning. Esta pesquisa investiga metodologias previamente propostas em literatura, expandindo o número de amostras previamente utilizadas e aplicando os DCPs de forma inédita para a classificação de diferentes tipos de dano em chapas metálicas finas. Os algoritmos de Redes Neurais Artificiais (ANN), Support Vector Machines (SVM), comumente utilizados em literatura, são empregados e é proposta a aplicação do algoritmo Extreme Gradient Boosting (XGBoost) como uma melhor opção para utilização em conjunto com DCPs. Os algoritmos são comparados no desempenho da classificação de três diferentes tipos de dano com localização e severidade variadas. Resultados mostram uma acurácia de até 95% do XGBoost frente a 91% e 82% da ANN e SVM, respectivamente, para o mesmo conjunto de dados.


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  • Estruturas aeronáuticas e aeroespaciais sofrem com o desgaste e eventos inesperados que podem afetar sua condição original e vida útil. A manutenção destes equipamentos é geralmente baseada em inspeções periódicas e ensaios não destrutivos (NDE) tradicionais. Diferentemente dos NDE, o monitoramento de integridade estrutural (SHM) foca na detecção e avaliação de danos estruturais de forma contínua, aumentando a segurança operacional e eficiência da manutenção. Neste contexto, técnicas de detecção de dano por ondas de Lamb são comumente empregadas e trazem grandes desafios na sua interpretação, um destes desafios é a classificação eficiente de diferentes tipos de dano, sendo importante para o direcionamento das ações de manutenção da estrutura. Neste estudo, o Método dos Elementos Finitos (FEM) é aplicado para simular de forma custo-eficiente diversos estados estruturais através da parametrização de características do dano. Uma Transformda Wavelet Contínua é aplicada aos sinais e a média dos dados de potência do sinal são discretizados, criando os chamados Damage Characteristic Points (DCP), que são utilizados como entrada para treinamento dos algoritmos de Machine Learning. Esta pesquisa investiga metodologias previamente propostas em literatura, expandindo o número de amostras previamente utilizadas e aplicando os DCPs de forma inédita para a classificação de diferentes tipos de dano em chapas metálicas finas. Os algoritmos de Redes Neurais Artificiais (ANN), Support Vector Machines (SVM), comumente utilizados em literatura, são empregados e é proposta a aplicação do algoritmo Extreme Gradient Boosting (XGBoost) como uma melhor opção para utilização em conjunto com DCPs. Os algoritmos são comparados no desempenho da classificação de três diferentes tipos de dano com localização e severidade variadas. Resultados mostram uma acurácia de até 95% do XGBoost frente a 91% e 82% da ANN e SVM, respectivamente, para o mesmo conjunto de dados

5
  • LUIS HENRIQUE DA COSTA ARAUJO
  • Análise da integridade superficial e dos parâmetros de corte no processo de torneamento da liga Ti-6Al-4V: usando planejamento de experimentos e um sistema de controle de temperatura por resfriamento de vapor

  • Orientador : CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • Data: 22/09/2023

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  • Este estudo investigou a rugosidade (variável de saída) durante o torneamento longitudinal, com fluido de corte pressurizado, da liga de Ti-6Al-4V usando técnicas de design de experimentos (DOE). A velocidade de corte (vc), avanço (f), profundidade de corte (a), temperatura do fluido de corte (T) e raio de ponta da ferramenta (R) são variáveis de entrada, cada uma com três níveis diferentes e a rugosidade como parâmetros de saída. Dentre os aspectos favoráveis desta pesquisa, tem-se a implementação de um sistema de refrigeração acoplado a um torno CNC, cuja finalidade é controlar a temperatura do fluido de corte, com o intuito de aumentar a vida útil da ferramenta. Nesse caso, medindo-se a rugosidade e calculando a incerteza, é possível estudar a influência dos parâmetros de entrada e suas interações no acabamento de cada corpo de prova. Portanto, aplicando essas duas técnicas, analisa-se o modelo matemático que melhor descreve a rugosidade por meio dos parâmetros significativos como a velocidade de corte e avanço. O valor da rugosidade Ra obtido pelo modelo quadrático está mais próximo do valor real, onde se obtém um erro percentual médio absoluto de 6,9%. Já para a rugosidade Rz, o modelo linear é mais satisfatório com erro percentual médio absoluto de 3,8%. Todos os modelos desenvolvidos neste estudo alcançaram confiabilidade superior a 95%.


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  • Este estudo investigou a rugosidade (variável de saída) durante o torneamento
    longitudinal, com fluido de corte pressurizado, da liga de Ti-6Al-4V usando
    técnicas de design de experimentos (DOE). A velocidade de corte (vc), avanço
    (f), profundidade de corte (a), temperatura do fluido de corte (T) e raio de ponta
    da ferramenta (R) são variáveis de entrada, cada uma com três níveis diferentes
    e a rugosidade como parâmetros de saída. Dentre os aspectos favoráveis desta
    pesquisa, tem-se a implementação de um sistema de refrigeração acoplado a
    um torno CNC, cuja finalidade é controlar a temperatura do fluido de corte, com
    o intuito de aumentar a vida útil da ferramenta. Nesse caso, medindo-se a
    rugosidade e calculando a incerteza, é possível estudar a influência dos
    parâmetros de entrada e suas interações no acabamento de cada corpo de
    prova. Portanto, aplicando essas duas técnicas, analisa-se o modelo matemático
    que melhor descreve a rugosidade por meio dos parâmetros significativos como
    a velocidade de corte e avanço. O valor da rugosidade Ra obtido pelo modelo
    quadrático está mais próximo do valor real, onde se obtém um erro percentual
    médio absoluto de 6,9%. Já para a rugosidade Rz, o modelo linear é mais
    satisfatório com erro percentual médio absoluto de 3,8%. Todos os modelos
    desenvolvidos neste estudo alcançaram confiabilidade superior a 95%.

6
  • VITOR DOMINGUES MARQUES RIBEIRO
  • MODELAGEM DINÂMICA DE PLATAFORMA ROBÓTICA DE CAPTURA DE NANOSSATÉLITES NA ÓRBITA TERRESTRE

  • Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ HENRIQUE FERNANDEZ
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • Data: 28/09/2023

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  • No presente trabalho é apresentado o estudo dos fenômenos dinâmicos de uma plataforma robótica em ambiente espacial na órbita do planeta Terra ao executar a atividade de captura de detritos espaciais com dimensões semelhantes às de um nanossatélite. O estudo se desenvolve considerando perturbações causadas pelos torques gerados pelas juntas do braço robótico durante o movimento de captura e a aplicação de uma técnica de controle que compense tais perturbações utilizando sensores de visão acoplados à ferramenta de captura instalada na extremidade do braço robótico. O braço robótico se descreve por um manipulador de seis juntas rotativas e, portanto, seis graus de liberdade, sendo três para posição e três para orientação do conjunto ferramenta-sensores. O estudo sugere desde a modelagem estrutural até os valores limites de torque e aceleração do braço robótico durante sua operação, simulado em ambiente de software. A avaliação do desempenho da plataforma robótica sugere que o robô deve ter sua base o máximo massiva possível a fim de reduzir os efeitos da inércia, responsável por reduzir o alcance do manipulador robótico durante a tarefa de captura. O algoritmo de controle aplicado fez uso de controle híbrido, combinando controles reativo e deliberativo, de forma a utilizar controle Proporcional Integral-Derivativo (PID) na porção reativa do algoritmo. O robô estudado mostrou capacidade de executar a tarefa de captura em 43,3 segundos em uma das configurações iniciais avaliadas. A configuração de melhor desempenho foi apontada como condição ótima de captura.


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  • This work presents the study of the dynamic phenomena of a robotic platform in a space environment in the orbit of planet Earth when performing the task of capturing space debris with dimensions similar to those of a nanosatellite. The study is carried out considering disturbances caused by torques generated by the joints of the robotic arm during the capture movement and the application of a control technique that compensates for such disturbances using vision and distance sensors coupled to the capture tool installed at the end of the robotic arm. The robotic arm is described by a manipulator with six rotating joints and, therefore, six degrees of freedom, three for position and three for orientation of the tool-sensors set. The study suggests from the structural modeling to the limit values of torque and acceleration of the robotic arm during its operation, simulated in a software environment and in the laboratory. The laboratory simulation consists of observing the behavior of the robot on a floating platform with reduced friction, and its reaction to the disturbances caused by the torques of the joints on the plane parallel to the Earth's surface, avoiding the effects of Earth's gravity.

7
  • GEORGE MARINHO DO NASCIMENTO
  • INFLUÊNCIA DO DESGASTE DE FLANCO NO ACABAMENTO SUPERFICIAL, NO TORNEAMENTO COM PROTEÇÃO GASOSA – ARGÔNIO, DA LIGA AEROESPACIAL Ti-6Al-4V CONSIDERANDO A CONFIABILIDADE METROLÓGICA

  • Orientador : CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS AUGUSTO DO NASCIMENTO OLIVEIRA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • RODRIGO JOSE FERREIRA DA SILVA
  • ROGERIO PONTES DE ARAUJO
  • Data: 28/11/2023

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  • Este trabalho busca, a partir de experimentos de usinagem – torneamento CNC, que acontecerá em três condições distintas: corte à seco, corte com fluído de corte líquido e corte com atmosfera de proteção inerte, Argônio gás, metrologia dimensional e análise de superfície, desenvolver um estudo para a elaboração de fatores de correção para parâmetros de usinagem, que possam ser empregados no sentido de atenuarem as variações dimensionais e de acabamento superficial provocadas pelos efeitos do desgaste de flanco, das ferramentas de corte, durante as operações de usinagem mecânica. Um efeito imediato provocado pelo desgaste de flanco é o aumento do atrito entre a ferramenta e a peça trabalhada que, dentre outros aspectos nocivos ao processo, provoca o aumento da força de corte aumentando as vibrações na máquina e isso tem ligação direta com as variações dimensionais e de qualidade de superfície das peças torneadas. A escolha do material Ti-6Al-4V, uma das mais importantes ligas de Titânio, para o nosso experimento ocorre em função da sua grande aplicação na indústria aeroespacial. Os transtornos causados pela sua baixa usinabilidade motivaram a nossa escolha tendo em vista a possibilidade de contribuirmos para a melhoria da produtividade na usinagem mecânica deste material. Geralmente são fixados os parâmetros de usinagem, e se vai variando apenas um deles e medindo-se as variações, porém, não se leva em consideração a incerteza na medição tanto dimensional quanto de acabamento superficial. Fixamos os parâmetros de usinagem dentro dos limites recomendados pelo fabricante da ferramenta de corte, e acompanhamos as variações no acabamento superficial da peça usinada, em função do desgaste de flanco da ferramenta utilizada na usinagem. Realizamos esse estudo considerando a incerteza de medição de cada parâmetro de rugosidade medido (Ra, Rt, Rq e Rz), bem como realizando-se um tratamento estatístico, envolvendo testes de normalidade, determinação do tamanho mínimo das amostras e a verificação de possíveis outliers, utilizando-se mais de um teste. Inferências estatísticas verificaram, em termos de desgaste de flanco e acabamento de superfície, qual o meio mais vantajoso de se utilizar na usinagem desta liga. Análises da correlação do tempo de corte com o desgaste de flanco, VB, indicaram menor desgaste da ferramenta na usinagem de acabamento em atmosfera protetora de argônio. Quando da comparação do VB com o meio e o avanço, o meio argônio manteve seu desempenho no avanço médio. O fato de as ferramentas e fluídos de corte representam até 21% dos custos globais de produção, em se tratando da usinagem do titânio e suas ligas, sendo 2 a 4% para as ferramentas de corte e 17% para os fluídos de corte foi determinante a classificação dos parâmetros e do meio mais produtivos par a execução dessa usinagem.


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  • Este trabalho busca, a partir de experimentos práticos de usinagem – torneamento CNC,
    que acontecerá em três condições distintas: corte à seco, corte com fluído de corte líquido e
    corte com atmosfera de proteção inerte, Argônio gás, metrologia dimensional e análise de
    superfície, desenvolver um estudo para a elaboração de fatores de correção para parâmetros de
    usinagem que possam ser empregados no sentido de atenuarem as variações dimensionais e de
    acabamento superficial provocadas pelos efeitos do desgaste de flanco das ferramentas de corte
    durante as operações de usinagem mecânica. Um efeito imediato provocado pelo desgaste de
    flanco é o aumento do atrito entre a ferramenta e a peça trabalhada que, dentre outros aspectos
    nocivos ao processo, provoca o aumento da força de corte que, por sua vez, aumentará as
    vibrações na máquina e isso tem ligação direta com as variações dimensionais e de qualidade
    de superfície das peças torneadas. A escolha do material Ti-6Al-4V, uma das mais importantes
    ligas de Titânio, para o nosso experimento ocorre em função da sua grande aplicação na
    indústria aeroespacial. Os já conhecidos percalços causados pela sua baixa usinabilidade
    motivaram a nossa escolha tendo em vista a possibilidade de contribuirmos para a desoneração
    e melhoria de qualidade em se tratando da usinagem mecânica deste material. Geralmente são
    fixados os parâmetros de usinagem, e se vai variando apenas um deles e medindo-se as
    variações, porém, não se leva em consideração a incerteza na medição tanto dimensional quanto
    de acabamento superficial. Para iniciarmos os experimentos fixaremos os parâmetros de
    usinagem dentro dos limites recomendados pelo fabricante da ferramenta de corte, e
    acompanharemos as variações no acabamento superficial da peça usinada em função do
    desgaste de flanco da ferramenta utilizada na usinagem. Realizaremos esse estudo considerando
    a incerteza de medição de cada parâmetro de rugosidade medido (Ra, Rt, Rq e Rz), bem como
    realizando-se um tratamento estatístico, envolvendo testes de normalidade, determinação do
    tamanho mínimo das amostras e a verificação de possíveis outliers, utilizando-se mais de um
    teste.

2022
Dissertações
1
  • MARIA ZILDA OLIVEIRA
  • AUMENTO NA PERFORMANCE DE CÉLULAS SOLARES PEROVSKITAS A PARTIR DE RESSONÂNCIA PLASMÔNICA DE NANOPARTÍCULAS BIMETÁLICAS Ag-Au



  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GIOVANNA MACHADO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MARCO ANTONIO SCHIAVON
  • Data: 13/04/2022

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  • As explorações espaciais se mostram muito importantes para o desenvolvimento da ciência, levando à obtenção de tecnologias indispensáveis à sociedade. Um exemplo é a pesquisa e desenvolvimento de sondas espaciais, telescópios, veículos geológicos e satélites, que possibilitam o acesso à navegação, internet, telefone, sinal de televisão, estudos climáticos, comunicações, entre outros. Juntamente com os avanços obtidos, surgem questões técnicas que demandam constante aperfeiçoamento e inovação, como o fornecimento de energia para a estação espacial. Para futuras missões é crucial aumentar a potência gerada por unidade de área. Fazendo com que a operação de naves movidas a energia solar seja possível a distâncias ainda maiores que as atuais, bem como mais afastadas do sol. Nesse sentido, o desenvolvimento de novos materiais eficientes e baratos que possam ser aplicados em células solares é de interesse mundial. Dentre os dispositivos que promovem a conversão da energia solar em energia elétrica, as células solares de perovskitas são uma das tecnologias mais promissoras atualmente. Segundo dados do National Renewable Energy Laboratory, as perovskitas possuem eficiência certificada de 25,5%. No entanto, além do objetivo de aumentar ainda mais a eficiência de conversão de energia, a viabilização de aplicação em larga escala, dessa tecnologia, encontra-se desafiada por limitações como instabilidade do material e tempo de vida do dispositivo. Perovskitas inorgânicas, com substituição de cátions orgânicos por outros cátions, como o césio, têm recebido destaque na comunidade cientifica, devido a maiores estabilidades, sendo, no entanto, ainda necessário tratar desse e outros pontos referentes à tecnologia. Uma estratégia para aperfeiçoar os dispositivos, levando à possibilidade de maior geração de fotoelétrons, menor resistência entre camadas e consequente aumento de eficiência, está na incorporação de diferentes materiais, como nanopartículas bimetálicas. Nesse sentido, essa dissertação tem como objetivo a obtenção, caracterização e otimização de células solares de perovskitas inorgânicas de CsPbBr 3 , bem como a incorporação de nanopartículas bimetálicas de Ag-Au (NPB Ag-Au) nos filmes de perovskitas preparados. O intuito é desenvolver um sistema de fabricação e caracterização eletroquímica confiável e reprodutível para os dispositivos fotovoltaicos, além de avaliar o efeito plasmônico das nanopartículas bimetálicas nos parâmetros de caracterização da célula solar, como fator de preenchimento, potencial de circuito aberto, eficiência e densidade de corrente, utilizando um contraeletrodo de carbono. Foi estudado o efeito do tempo de imersão dos substratos de TiO 2 em FTO com camada de PbBr 2 , em solução de brometo de césio, para a formação dos filmes de perovskita CsPbBr 3 . Com o tempo de 20 minutos foi possível preparar células solares com eficiência (ɳ) de até 4,6 %, com densidade de corrente (JSC) de 10,4 mA/cm 2 , potencial de circuito aberto (VOC) de 1,06 V e fator de forma (FF) de 42%. Observou-se pela análise estatística dos dispositivos que os filmes fabricados com 20 minutos de imersão apresentaram-se reprodutíveis e com interessantes respostas eletroquímicas, bem como de absorção e de cristalinidade, apresentando-se como interessantes dispositivos para o estudo de efeito plasmônico, pela inserção das nanopartículas bimetálicas de Ag-Au. Neste trabalho, pela primeira vez, foi relatado o uso de nanopartículas bimetálicas de Ag-Au, consideravelmente monodispersas e altamente estáveis, em células solares de perovskita, usando carbono como contra-eletrodo. Nanopartículas bimetálicas Ag-Au foram sintetizadas com sucesso, apresentando diâmetros da ordem de 19,9 nm e banda de absorção em torno de 496 nm. As nanopartículas foram adicionadas na parte traseira das células solares de perovskita e se mostraram eficazes, gerando um aumento de fotocorrente de cerca de 49%, quando comparados aos dispositivos padrões, sem adição das nanopartículas. Foi possível preparar células solares com eficiência (ɳ) da ordem de 4,1%, com densidade de corrente (JSC) de 15,5 mA/cm 2 , potencial de circuito aberto (VOC) de 0,89 V e fator de preenchimento (FF) de 30%, com a adição das nanopartículas bimetálicas. O fenômeno de ressonância plasmônica de superfície apresentou-se como uma importante estratégia para aumentar a densidade de corrente gerada nos dispositivos fotovoltaicos. Além disso, a adição das nanopartículas proporcionou melhorias nas propriedades ópticas e morfológicas dos filmes de perovskita. Portanto, acredita-se que a deposição de NPB Ag-Au na camada de perovskita CsPbBr3, posicionada na interface perovskita/contra eletrodo de carbono, pode ser utilizada como uma ferramenta eficaz no aprimoramento do Jsc e, com a possibilidade de otimização dos demais parâmetros, poderia possibilitar a melhoria total do desempenho em dispositivos fotovoltaicos.


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  • As explorações espaciais se mostram muito importantes para o desenvolvimento da ciência, levando à obtenção de tecnologias indispensáveis à sociedade. Um exemplo é a pesquisa e desenvolvimento de sondas espaciais, telescópios, veículos geológicos e satélites, que possibilitam o acesso à navegação, internet, telefone, sinal de televisão, estudos climáticos, comunicações, entre outros. Juntamente com os avanços obtidos, surgem questões técnicas que demandam constante aperfeiçoamento e inovação, como o fornecimento de energia para a estação espacial. Para futuras missões é crucial aumentar a potência gerada por unidade de área. Fazendo com que a operação de naves movidas à energia solar seja possível a distâncias ainda maiores que as atuais, bem como mais afastadas do sol. Nesse sentido, o desenvolvimento de novos materiais eficientes e baratos que possam ser aplicados em células solares é de interesse mundial.Dentre os dispositivos que promovem a conversão da energia solar em energia elétrica, as células solares de perovskitas são uma das tecnologias mais promissoras atualmente. Segundo dados do National Renewable Energy Laboratory, as perovskitas possuem eficiência certificada de 25,5%.No entanto, além do objetivo de aumentar ainda mais a eficiência de conversão de energia, a viabilização de aplicação em larga escala, dessa tecnologia, encontra-se desafiada por limitações como instabilidade do material e tempo de vida do dispositivo. Perovskitas inorgânicas, com substituição de cátions orgânicos por outros cátions, como o césio, têm recebido destaque na comunidade cientifica, devido a maiores estabilidades, sendo, no entanto, ainda necessário tratar desse e outros pontos referentes à tecnologia.  Uma estratégia para aperfeiçoar os dispositivos, levando à possibilidade de maior geração de fotoelétrons, menor resistência entre camadas e consequente aumento de eficiência, está na incorporação de diferentes materiais, como nanopartículas bimetálicas. Nesse sentido, essa dissertação tem como objetivo a obtenção, caracterização e otimização de células solares de perovskitas inorgânicas de CsPbBr3, para seguir então para a incorporação de nanopartículas bimetálicas de Ag-Au. O intuito é desenvolver um sistema de fabricação e caracterização eletroquímica confiável e reprodutível para os dispositivos fotovoltaicos, além de avaliar o efeito plasmônico das nanopartículas bimetálicas nos parâmetros de caracterização da célula solar, como fator de preenchimento, potencial de circuito aberto, eficiência e densidade de corrente, utilizando um contraeletrodo de carbono. Foi estudado o efeito do tempo, de 10 a 50 minutos, de imersão dos substratos de TiO2 em FTO, com camada de PbBr2, em solução de brometo de césio, para a formação dos filmes de perovskita CsPbBr3. Com o tempo de 20 minutos foi possível preparar células solares com eficiência de até 4,6 %, com densidade de corrente de 10,4 mA/cm2, Voc de 1,06 V e FF de 42%. Observou-se pela análise estatística dos dispositivos que os filmes fabricados com 20 minutos de imersão apresentaram-se reprodutíveis e com interessantes respostas eletroquímicas, bem como de absorção e de cristalinidade, apresentando-se como interessantes dispositivos para a sequência do trabalho e, portanto, para o estudo de efeito plasmônico, pela inserção das nanopartículas bimetálicas de Ag-Au.

2
  • JULIO CESAR FERNANDES FONSECA
  • Filme de Nanocompósito de Polipirrol dopado com Vermelho do Congo e Nanopartículas de ouro como Contra-eletrodo em Células Solares Sensibilizadas com Corante

  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GIOVANNA MACHADO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • CALINK INDIARA DO LIVRAMENTO DOS SANTOS
  • Data: 14/04/2022

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  • A fonte de energia mais estável e disponível é a energia solar que pode ser transformada em energia elétrica através da fabricação de painéis solares também chamados de células solares ou ainda células fotovoltaicas. Dentre as células solares desenvolvidas e exploras, as células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs) emergiram como uma promessa para o futuro. Porém a utilização de alguns componentes para sua fabricação dificulta que tal tecnologia se torne cada vez mais acessível, como a volatilidade do eletrólito e o custo dos componentes da célula, como por exemplo o contra-eletrodo de platina (Pt). A Pt é um metal nobre que a cada dia se torna mais escarço e apresenta custo elevado. Dessa forma, um crescente interesse vem sendo dado ao desenvolvimento de contra-eletrodos livres de platina, que apresentem baixa resistência à transferência de carga, baixo custo e que sejam de fácil fabricação. Os materiais relatados como potenciais substitutos de Pt são compostos de polímeros condutores. Neste trabalho, foi estudado pela primeira vez a síntese eletroquimicamente in situ de filmes de nanocompósito de polipirrol (PPI) dopado com vermelho do congo (VC) e nanopartículas de ouro (NPAu). Os materiais foram caracterizados e aplicados como contra-eletrodos (CE) em DSSCs. Os filmes de nanocompósitos foram sintetizados em temperatura ambiente e caracterizados através de análises ópticas, morfológicas, estruturais e eletroquímicas utilizando espectroscopia de absorção UV-VIS, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e voltametria cíclica (VC). Os dispositivos de DSSCs foram avaliados por medidas de curvas de corrente versus potencial. Os resultados mostram que a presença de NPAu à matrix do PPI-VC, resulta em uma melhor performance dos dispositivos de DSSCs.


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  • A fonte de energia mais estável e disponível é a energia solar que pode ser transformada em energia elétrica através da fabricação de painéis solares também chamados de células solares ou ainda células fotovoltaicas. Dentre as células solares desenvolvidas e exploras, as células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs) emergiram como uma promessa para o futuro. Porém a utilização de alguns componentes para sua fabricação dificulta que tal tecnologia se torne cada vez mais acessível, como a volatilidade do eletrólito e o custo dos componentes da célula, como por exemplo o contra-eletrodo de platina (Pt). A Pt é um metal nobre que a cada dia se torna mais escarço e apresenta custo elevado. Dessa forma, um crescente interesse vem sendo dado ao desenvolvimento de contra-eletrodos livres de platina, que apresentem baixa resistência à transferência de carga, baixo custo e que sejam de fácil fabricação. Os materiais relatados como potenciais substitutos de Pt são compostos de polímeros condutores. Neste trabalho, foi estudado pela primeira vez a síntese eletroquimicamente in situ de filmes de nanocompósito de polipirrol (PPI) dopado com vermelho do congo (VC) e nanopartículas de ouro (NPAu). Os materiais foram caracterizados e aplicados como contra-eletrodos (CE) em DSSCs. Os filmes de nanocompósitos foram sintetizados em temperatura ambiente e caracterizados através de análises ópticas, morfológicas, estruturais e eletroquímicas utilizando espectroscopia de absorção UV-VIS, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e voltametria cíclica (VC). Os dispositivos de DSSCs foram avaliados por medidas de curvas de corrente versus potencial. Os resultados mostram que a presença de NPAu à matrix do PPI-VC, resulta em uma melhor performance dos dispositivos de DSSCs.

2021
Dissertações
1
  • LUCAS OLIVEIRA SIQUEIRA
  • Brasagem de Aço Inoxidável Austenítico com Metais de Adição à Base de Prata para Aplicação em Sistemas Pressurizados de Aeronaves

  • Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • SERGIO DE TRAGLIA AMANCIO FILHO
  • SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • Data: 23/08/2021

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  • Atualmente o transporte de passageiros em aviões comerciais civis é uma das formas mais comuns e recorrentes para se percorrer longas distancias. No entanto, essa atividade é realizada em altas altitudes, situação na qual a quantidade de oxigênio disponível ar se torna insuficiente para a manutenção da ação humana. A partir disso, as aeronaves são equipadas com sistemas de alimentação de oxigênio para suprir as necessidades desse gás requerida pelos pulmões. As tubulações de alta pressão desse sistema são fabricadas em aço inoxidável e comumente unidas por brasagem usando metais de adição à base de prata, porém os estudos na literatura acerca dessa união são bastante escassos. Nesse contexto, essa pesquisa tem o objetivo de contribuir a literatura fornecendo informações microestruturais e mecânicas relevantes acerca da união do aço inoxidável 304 por brasagem com tocha oxiacetilênica usando metais à base de prata com conteúdo de prata de 25%, 35% e 45%. Além disso, é proposto um novo metal de adição com baixo conteúdo de prata (25%) com adição de óxido de grafeno. A inspeção visual das juntas brasadas indicaram que a preparação superficial afeta bastante a formação de trincas e poros na região do metal de adição. O ensaio relativo ao tipo de chama confirmou que a chama do tipo neutra é mais indicada para brasagem de aços inoxidáveis usando metal de adição à base de prata, fornecendo um maior grau de preenchimento da junta brasada. A análise microestrutural revelou que a junta brasada com a adição de óxido de grafeno apresentou uma microestrutura mais homogênea e refinada em relação a condição sem adição de óxido de grafeno. Além de que, foi verificada uma heterogeneidade microestrutural nas juntas brasadas com 25% e 35% de prata. Os ensaios de microdureza Vickers mostraram-se de acordo com as análises microestruturais, onde a junta brasada com óxido de grafeno apresentou uma dureza levemente maior em relação a todas as outras condições de metal de adição devido à microestrutura refinada.


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  • Currently, the transport of passengers on civil commercial aircraft is one of the most common and recurrent ways to travel long distances. However, this activity is carried out at high altitudes, a situation in which the amount of oxygen available in the air becomes insufficient for the maintenance of human action. From there, the aircraft are equipped with oxygen feed systems to supply the needs of this gas required by the lungs. The high-pressure pipes of this system are manufactured in stainless steel and commonly joined by brazing using silver-based filler metals, but studies in the literature about this joining are quite scarce. In this context, this research aims to contribute to the literature by providing relevant microstructural and mechanical information about the joining of 304 stainless steel by brazing with an oxyacetylene torch using silver-based metals with silver content of 25%, 35% and 45%. Furthermore, a new filler metal with low silver content (25%) with addition of graphene oxide is proposed. Visual inspection of the brazed joints indicated that surface preparation greatly affects the formation of cracks and pores in the filler metal region. The flame type test confirmed that the neutral type flame is best suited for brazing stainless steels using silver-based filler metal, providing a greater degree of fill of the brazed joint. The microstructural analysis revealed that the brazed joint with the addition of graphene oxide presented a more homogeneous and refined microstructure compared to the condition without addition of graphene oxide. Furthermore, a microstructural heterogeneity was verified in the brazed joints with 25% and 35% of silver. The Vickers microhardness tests were in agreement with the microstructural analyses, where the graphene oxide brazed joint presented a slightly higher hardness compared to all other filler metal conditions due to the refined microstructure.

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