Mestrado em Ciência dos Materiais

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TRABALHO Ações
Estudo Teórico-Experimental de um Dissipador de Calor para uso em Fontes LED RGB por meio de Análise de Materiais, Geometrias e Simulações Computacionais.
Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
Tipo Dissertação
Data 10/09/2018
Área MATERIAIS
Orientador(es)
  • Samuel Leite de Oliveira
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • Thiago Lopes Quevedo
    Banca
    • Anderson Rodrigues Lima Caires
    • Cicero Rafael Cena da Silva
    • Edson Rodrigues Carvalho
    • Evaristo Alexandre Falcão
    • Samuel Leite de Oliveira
    Resumo O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos trouxe como consequência o aumento na
    geração de energia térmica, sendo, portanto, imprescindível a utilização de trocadores de calor.
    Assim, a construção de dispositivos para arrefecimento deve ser baseada em parâmetros de
    desempenho que tornem possível a refrigeração do componente com excesso de energia
    térmica. Para dispositivos eletrônicos que empregam semicondutores como fonte de luz, para
    fins de utilização para uso em fototerapia dinâmica, é demonstrado a necessidade de adotar-se
    dissipadores térmicos mais eficientes, tendo em vista a diminuição da degradação da própria
    fonte de luz. No presente trabalho, buscou-se investigar dissipadores de maior eficiência para
    uma fonte de iluminação, por meio de um estudo teórico-experimental, adotando-se softwares
    de modelagem e simulações aliados a medições experimentais. A validação dos resultados
    obtidos nos softwares e simulações foi verificada através dos dados coletados de um dissipador
    de calor/fonte de iluminação já utilizado para fins de fototerapia e fotocontrole dinâmico.
    Seguindo a proposta de melhorar o desempenho da dissipação térmica, foram projetados
    dissipadores com geometrias e materiais diferentes. Posteriormente a elaboração dos projetos,
    os mesmos foram inseridos em simulações de desempenho. As simulações de energia térmica
    e de fluxo de calor foram produzidas na plataforma CAE (Computer-Aided Engineering)
    utilizando recursos do CFD (Computational fluid dynamics). As simulações possibilitaram a
    análise de condução térmica, fluxo de calor e variação de temperatura nas diferentes
    configurações propostas.
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    Avaliação da Calibração Multi-Energética Aplicada á Espectroscopia Molecular: Absorção UV-Vis e Fluorescência.
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 31/07/2018
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Anderson Rodrigues Lima Caires
    Coorientador(es)
    • Daniel Araujo Gonçalves
    Orientando(s)
    • Mizael Carlos de Alencar
    Banca
    • Anderson Rodrigues Lima Caires
    • Bruno Spolon Marangoni
    • Daniel Araujo Gonçalves
    • Gleison Antonio Casagrande
    • Samuel Leite de Oliveira
    • Valter Aragao do Nascimento
    Resumo Neste trabalho avaliou-se a aplicação de uma nova metodologia de calibração denominada calibração multi-energética (MEC, do inglês multi-energetic calibration), que consiste de uma estratégia que explora um intervalo maior de comprimentos de onda (energia de transição) de vários sinais analíticos de um espectro de fluorescência ou de absorção molecular. Para validação do MEC quantificou-se os corantes azul de metileno (AM) e eosina azul de metileno (EAM) em diferentes matrizes, como água e metanol, utilizando dois tipos distintos de espectroscopia (fluorescência e absorção UV-Vis). As análises obtidas pelo MEC foram comparadas com um método de calibração tradicional, denominado método de adição de padrão (MAP). A calibração por adição de padrão geralmente emprega uma energia de transição fixa e diferentes concentrações de analito para construir uma curva de calibração. Diferentemente, o MEC usa uma concentração fixa de analito e múltiplas energias de transição para calibração. Os resultados revelaram que o MEC pode ser empregado com sucesso para a quantificação de cromóforos e/ou fluoróforos por meio da espectroscopia de absorção UV-Vis e Fluorescência. Além disso, os resultados mostraram que o MEC foi capaz de detectar e quantificar as moléculas estudadas, a partir da análise de apenas duas soluções, obtendo limites de detecção e quantificação iguais ou melhores que os obtidos pelo MAP. Portanto, o presente estudo demonstrou o grande potencial do MEC para ser utilizado como método de calibração em alternativa aos métodos de calibrações convencionais, possibilitando realizar-se quantificações por meio de análises dos espectros moleculares.
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    Estudo da Deposição e Morfologia de Filmes Finos de TiO2, PbI2 e CH3NH3PbI3 para Células de Perovskita.
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 17/05/2018
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Diego Carvalho Barbosa Alves
    Coorientador(es)
      Orientando(s)
      • Bruno Pereira Pinto
      Banca
      • Alem Mar Bernardes Goncalves
      • Diego Carvalho Barbosa Alves
      • Diogo Duarte dos Reis
      • Fabiana Pereira de Sousa
      • Flavio Santana Michels
      • Heberton Wender Luiz dos Santos
      Resumo As recentes pesquisas têm apontado um aumento significativo na utilização de células solares
      como fonte de energia limpa e sustentável. Tais dispositivos são capazes de converter a energia
      proveniente do Sol em energia elétrica. Existem diversos tipos de dispositivos fotovoltaicos,
      porém os baseados em Perovskita têm chamado a atenção de vários grupos de pesquisa devido
      a sua rápida evolução, em termos de eficiência energética, nos últimos 10 anos. No entanto, por
      se tratar de um tipo de célula solar relativamente novo e ser construída através da deposição de
      filmes finos em camadas que formam junções, diversos parâmetros ainda precisam ser
      otimizados, tais como: taxa de recombinação das cargas fotogeradas, degradação das junções,
      morfologia dos filmes e tempo de vida útil. Assim, a implementação deste tipo de célula no
      mercado ainda é um desafio, o que justifica as diversas pesquisas nessa área. Neste trabalho,
      estudou-se o processo de deposição e caracterização morfológica dos filmes finos usados para
      a construção da célula solar de Perovskita, comparando a qualidade dos filmes formados pelos
      métodos de deposição spin-coating e dipping-coating. A sequência utilizada para a construção
      da célula foi: i) camada de TiO2 compacto e/ou mesoporoso; ii) camada de PbI2 e iii) camada
      de CH3NH3I; sendo que as duas últimas são responsáveis pela formação da estrutura da
      Perovskita (CH3NH3PbI3). Os resultados mostraram que o método dipping-coating apresentou
      melhor formação dos filmes de Perovskita, com morfologia sem buracos, mais uniforme e com
      um leve ganho de intensidade de absorção em relação ao método spin-coating. As propriedades
      morfológicas e ópticas dos materiais produzidos foram investigadas utilizando, a Microscopia
      Eletrônica de Varredura (MEV) para verificar a qualidade dos filmes, e a Espectroscopia no
      ultravioleta e visível (UV-VIS) para avaliar a faixa de absorção de cada camada depositada.
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      Síntese e Caracterização de Nanopartículas de Sílica como Nanocarreador do Fármaco RM78 visando o Tratamento da Doença de Alzheimer.
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 16/05/2018
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Heberton Wender Luiz dos Santos
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • Marcio Fernandes da Silva
        Banca
        • Cicero Rafael Cena da Silva
        • Diego Carvalho Barbosa Alves
        • Flavio Santana Michels
        • Heberton Wender Luiz dos Santos
        • Jeandre Augusto Otsubo Jaques
        • Marco Antonio Utrera Martines
        Resumo A Doença de Alzheimer (DA) atinge cerca de 5% da população de idosos do planeta e
        segundo projeções esse valor tende a aumentar substancialmente até 2050. A DA é um tipo de
        demência que se caracteriza pela perda sináptica e morte neuronal em várias regiões cerebrais.
        Apesar de existirem compostos que apresentam potencial farmacológico contra a DA, ainda
        há alguns obstáculos a serem vencidos: efeitos colaterais e insolubilidade no meio biológico.
        Como proposta de solução para o problema da insolubilidade apresentam-se os materiais
        nanoestruturados que podem ser utilizados como suporte para compostos orgânicos.
        Destacam-se nesse meio de aplicações biológicas as nanopartículas de sílica (SiO2NPs), cuja
        excelente biocompatibilidade e estabilidade química as tornam ótimas candidatas para
        atuarem como suporte para compostos orgânicos. Este trabalho apresenta o estudo da síntese
        de SiO2NPs através do método de Stöber modificado, bem como suas caracterizações,
        avaliação da estabilidade coloidal e testes da influência das SiO2NPs na atividade enzimática
        da proteína acetilcolinesterase (AChE). As partículas sintetizadas apresentaram tamanhos que
        vão de 60 até aproximadamente 300 nm, e baixa dispersividade. Os testes enzimáticos foram
        feitos com as NPs que apresentaram tamanho de ~150 nm e uma boa estabilidade coloidal,
        avaliada qualitativamente. A atividade enzimática na presença das SiO2NPs pura revelou o
        valor de 0,1330 mg/mL como sendo a concentração máxima antes de as SiO2NPS
        apresentarem interferência na atividade enzimática. Nos testes na presença das SiO2-
        RM78NPs – onde 2,2% da massa do compósito corresponde ao RM78 – comparado ao grupo
        controle, não houve inibição da atividade enzimática como era esperado. Futuros estudos
        deverão ser realizados visando melhor entender a influênciadas SiO2NPs nos testes
        enzimáticos.
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        Estudo Teórico de Gases Quânticos Diluídos Ultrafrios Aprisionados por Redes Ópticas Quase Periódicas
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 15/05/2018
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Joao Vitor Batista Ferreira
        Coorientador(es)
          Orientando(s)
          • Renan Pereira Paes
          Banca
          • Anderson Rodrigues Lima Caires
          • Bruno Spolon Marangoni
          • Isabela Porto Cavalcante
          • Joao Vitor Batista Ferreira
          • Marcos Serrou do Amaral
          • Valter Aragao do Nascimento
          Resumo Nesta dissertação, estudaremos o comportamento de gases quânticos degenerados em redes ópticas quase periódicas. No regime de interação fraca, o comportamento de um sistema de muitos bósons pode ser perfeitamente descrito através da equação de Gross-Pitaevskii e, no caso dos férmions, através da equação hidrodinâmica de campo médio. Estes modelos teóricos não admitem soluções analíticas exatas de modo geral – este é o motivo pelo qual recorremos ao Método de Aproximação Variacional. Quando a interação entre os bósons é muito maior que a energia cinética, o sistema sofre uma transição quântica de fases. Em um potencial harmônico ou em uma rede óptica periódica, a natureza desse regime é perfeitamente descrita em termos do Hamiltoniano de Bose-Hubbard. Em uma rede óptica quase periódica, o comportamento microscópico dos bósons sofre uma transformação mais complexa que culmina em um diagrama de fases mais rico. Ou seja, observamos novas fases como a supersólida. Em suma, predizemos a existência de sólitons em condensados de hidrogênio, 52Cr, 164Dy, 168Er e 161Dy, e diagramas de fases que descrevem a transição entre as fases isolante de Mott e superfluida no modelo homogêneo de Bose-Hubbard e, no modelo não-homogêneo, apresentamos um diagrama de fases que prevê a existência das seguintes fases: isolante de Mott, superfluida, Density Waves e supersólida.
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          Temperatura Kondo do Modelo de Anderson de Dois Canais.
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 15/05/2018
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Joao Vitor Batista Ferreira
          Coorientador(es)
          • Fabio Mallmann Zimmer
          Orientando(s)
          • Paulo Guilherme Batista Shiota
          Banca
          • Fabio Mallmann Zimmer
          • Isabela Porto Cavalcante
          • Joao Vitor Batista Ferreira
          • Leandro Moreira de Campos Pinto
          • Marcos Serrou do Amaral
          • Samuel Leite de Oliveira
          Resumo A temperatura Kondo (TK) é um parâmetro essencial para a análise da interação antiferromagnética
          entre um spin localizado e o spin das partículas em um banho fermiônico. Há
          várias definições do modelo de Anderson de um canal presentes na literatura, uma delas
          exige que a temperatura Kondo universalize o comportamento da susceptibilidade magnética
          da impureza. Essa versão também é válida no modelo de Anderson de dois canais,
          onde um spin localizado interage com duas bandas de condução, cada uma representada
          por um canal com seu próprio acoplamento. Se o acoplamento é diferente, o modelo exibe
          o bem conhecido regime líquido de Fermi. Se os acoplamentos forem iguais, o modelo exibe
          o regime não-líquido de Fermi. Mesmo assim, ainda temos o comportamento universal da
          susceptibilidade magnética e conseguimos calcular numericamente TK. Usamos o método
          o Grupo de Renormalização Numérica para fazer um estudo sistemático da temperatura
          Kondo para diferentes valores dos parâmetros do modelo de Anderson de dois canais e
          propomos expressão matemática que descreva TK.
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          Estudo de Crescimento de MoO3 e MoS2 pela Técnica de Deposição Química na Fase de Vapor
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 15/05/2018
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Alem Mar Bernardes Goncalves
          Coorientador(es)
          • Diogo Duarte dos Reis
          Orientando(s)
          • Paulo Renato Espíndola
          Banca
          • Alem Mar Bernardes Goncalves
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          • Diego Carvalho Barbosa Alves
          • Diogo Duarte dos Reis
          • Doroteia de Fatima Bozano
          • Flavio Santana Michels
          Resumo Neste trabalho serão apresentados alguns materiais bidimensionais que tem
          como precursor principal o molibdênio. São eles: o dissulfeto de molibdênio (MoS2),
          que é um material que vem sendo bastante utilizado no campo da eletroeletrônica; e,
          o trióxido de molibdênio (MoO3), que vem ganhando espaço nas pesquisas por suas
          diversas utilidades, tais como catalisadores, baterias e utilizados em fármacos. Para
          o crescimento das amostras foi realizada a construção de um sistema de deposição
          química na fase de vapor. O crescimento das amostras de MoS2 e MoO3 foram
          realizadas tomando como base procedimentos bem estabelecidos na literatura, com
          alterações de temperatura, pressão, tempo de crescimento e atmosfera. As amostras
          foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, de onde foi possível obter
          imagens das estruturas assim como um espectro da energia dispersiva que o material
          emitia. As amostras também foram submetidas a espectroscopia Raman, de onde se
          coletou espectros que ajudaram na caracterização das estruturas crescidas, nos
          mostrando que além do MoO3 e MoS2 foi possível crescer MoO2. Para o crescimento
          das duas primeiras um modelo foi proposto.
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          Caracterização Física e Mecânica de Tubulações de Polietileno de Alta Densidade - PEAD.
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 14/05/2018
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          Coorientador(es)
            Orientando(s)
            • Reginaldo de Freitas
            Banca
            • Bruno Spolon Marangoni
            • Cicero Rafael Cena da Silva
            • Daniel Araujo Gonçalves
            • Diogo Duarte dos Reis
            • Marco Antonio Utrera Martines
            Resumo Tubulações de polietileno (PE) são amplamente utilizadas em redes de distribuição de gás natural. Comparado a outros materiais utilizados para tubulações, o polietileno destaca-se principalmente por seu baixo peso, baixos custos de produção e instalação e boa resistência à corrosão. Para fins de aplicações/uso de tubos de polietileno, existem duas normas técnicas que determinam a vida útil do tubo – as normas ISO 9080 e a ASTM D2837 – que é estimada em mais de 50 anos com base em testes de resistência hidrostática de longa duração utilizados para construir a curva de regressão do material, correlacionando os níveis de tensão e os tempos de falha. Cada composto de polietileno é testado de maneira individual em amostras em forma de tubo, para cada fabricante, e com base em cálculos e resultados destes ensaios laboratoriais a sua curva de regressão é traçada. Por outro lado, este método é bastante caro, demorado e exige que várias amostras sejam testadas para existir uma validade estatística em seu resultado. Ainda, a vida útil do sistema de tubulações de polietileno é diretamente dependente do nível de tensões aplicadas, temperatura de operação e de agentes químicos presentes interna (fluido transportado) e externamente aos dutos, o que pode implicar em uma característica específica de envelhecimento para cada aplicação, que não necessariamente seria contemplado pela curva de regressão. Neste trabalho, foram estudados tubos de polietileno de alta densidade (PEAD) em estado de novo e também que ficaram em operação durante seis e doze anos em uma rede de distribuição de gás natural. Ensaios de caracterização conforme a NBR14462-2 (alongamento à ruptura, tempo de oxidação induzida, índice de fluidez e densidade), análises térmicas e termomecânicas destas amostras foram realizados visando avaliar as propriedades físicas, químicas e mecânicas das amostras após o tempo de uso. Também é realizada uma proposta de um método alternativo para a gestão de integridade de dutos em operação com base primeiramente nestas propriedades do polietileno, sem a necessidade de ensaios de longa duração.
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            Crescimento de Grafeno via Deposição Química por Fase Vapor (CVD) sobre Dióxido de Silício.
            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
            Tipo Dissertação
            Data 14/05/2018
            Área MATERIAIS
            Orientador(es)
            • Diogo Duarte dos Reis
            Coorientador(es)
            • Alem Mar Bernardes Goncalves
            Orientando(s)
            • Douglas Laertes de Freitas
            Banca
            • Alem Mar Bernardes Goncalves
            • Cicero Rafael Cena da Silva
            • Daniel Araujo Gonçalves
            • Diego Carvalho Barbosa Alves
            • Diogo Duarte dos Reis
            • Flavio Santana Michels
            Resumo O presente trabalho reporta os resultados obtidos no crescimento epitaxial de grafeno diretamente sobre o substrato de SiO2 através do método de deposição química em fase vapor (CVD), utilizando vapor catalítico provindo de uma folha de Cu. A maneira empregada objetivou depositar um material livre de impurezas, preservando a qualidade ao evitar os processos de transferências que ocorrem nos métodos regulares. As caracterizações das amostras foram realizadas utilizando Microscópio Óptico, Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX) e Espectroscopia Raman, as quais possibilitaram verificar a presença de grafeno em pequenos domínios e livre de impurezas. Amostras de controle foram realizadas para compreender o papel dos agentes envolvidos no processo. Contudo, através disso, foi possível verificar formações interessantes de materiais, como nanofios, estruturas nanométricas cúbicas e outras tipos de formações que estarão expostas no decorrer do trabalho.
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