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A distinct development of an exact analytical solution for power-law fluids during the spin-coating process is presented for temporal and spatial thickness evolution, after steady state conditions are attained. This solution leads to the definition of a characteristic time, related to the memory of the initial thickness profile. Previously obtained experimental data, for several rotation speeds and carboxymetilcellulose concentrations in water, are quantitatively analyzed through the evaluation of their characteristic times and compared with theoretical predictions, thus allowing better understanding of thickness profile evolution and of process reproducibility.

Máscaras de proteção facial atuam como primeira linha de defesa contra patógenos existentes e que podem surgir com o passar do tempo, sendo sua importância comprovada durante a recente pandemia de COVID-19. É de fundamental importância o desenvolvimento e validação de materiais funcionais para aplicação nestes equipamentos que contribuem diretamente na redução do inóculo de agentes bacterianos e virais e consequentemente, na atenuação dos sintomas de inúmeras doenças. Desenvolveu-se neste trabalho um dispositivo de teste inovador para avaliação de tecidos de forma dinâmica, que permite análise de respirabilidade, avaliação de lixiviação de filmes, simulação de inoculação de bactérias e vírus através de aerossóis e simulação de respiração de um usuário. Também foi possível avaliar as propriedades morfológicas, físico-químicas e de desempenho biológico de um tecido não tecido (TNT) de polipropileno (C3H6)n revestido com filme de cobre (Cu). Foram depositadas diferentes concentrações de Cu pelo processo de magnetron sputtering. Pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV/FEG) e de espectroscopia de dispersão em energia (EDS) observou-se que o filme de Cu foi depositado de forma uniforme e, que a concentração é proporcional ao tempo de exposição ao alvo de deposição. Avaliou-se a atividade citotóxica do compósito obtido pelo método indireto de MTT frente aos fibroblastos de camundongo L929, para os quais, as amostras com baixa concentração de Cu não apresentaram efeito citotóxico. Uma vez que a concentração de Cu aumentou quatro vezes mais do que o menor tempo de exposição, as amostras mantiveram a viabilidade celular em níveis aceitáveis. Avaliou-se a atividade antimicrobiana do compósito obtido pelo procedimento AATCC TM 147 e pela técnica de resazurina para as cepas Escherichia coli AATCC 25922 e Staphylococcus aureus AATCC 25923, para as quais, observou-se atividade antimicrobiana significativa para as espécies com concentrações elevadas de Cu. Por meio do dispositivo de teste construído, concluiu-se que: o coeficiente de permeabilidade do TNT equivale a 71,4 Pa.cm-2 e não há lixiviação do Cu depositado do TNT. Também foi analisada a atividade antibacteriana do tecido com a concentração máxima de Cu frente a cepa E. coli em condições dinâmicas. A condição dinâmica adotada para o teste consiste em: pulsos alternados de pressão e alívio gerados pelo equipamento conduzem o aerossol bacteriano através do tecido em teste, simulando a inoculação por um usuário. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Protective face masks act as the first defense line against pathogens that already exist and those that may emerge over the time, their importance has been proven during the recent COVID-19 pandemic. The development and validation of functional materials for application in these equipment is very important, since they contribute directly to the bacterial and viral inoculum reduction, consequently, in the symptoms attenuation of numerous diseases. An innovative test equipment for dynamically evaluating fabrics was developed in this work, which allows breathability analysis, film leaching evaluation, bacteria and viruses inoculation simulation through aerosols and simulation of a user's breathing. It was also possible to evaluate the morphological, physical-chemical and biological performance properties of a polypropylene (C3H6)n nonwoven fabric coated with copper (Cu) film. Different concentrations of Cu were deposited by the magnetron sputtering process. By scanning electron microscopy (SEM/FEG) and energy dispersion spectroscopy (EDS) techniques, it was observed that the Cu film was uniformly deposited, and the concentration is directly proportional to the target exposure time. It was possible to evaluate the cytotoxic activity of the obtained composite by the MTT indirect method using the L929 mouse fibroblasts, which showed no cytotoxic effects at low Cu concentration. Once Cu concentration increased in a fold of four times higher than the lower exposition time, samples maintained cell viability at acceptable levels. The antimicrobial activity of the obtained composite was evaluated by AATCC TM 147 procedure and by the resazurin technique for strains Escherichia coli AATCC 25922 and Staphylococcus aureus AATCC 25923, for which, results of expressive antimicrobial activity were obtained for samples with high Cu concentrations. Through the fabricated test equipment, it was concluded that: the TNT permeability coefficient is equivalent to 71,4 Pa.cm-2 and there is no leaching of the deposited Cu film of the nonwoven. It was possible to evaluate the antimicrobial activity of the nonwoven with the maximum Cu concentration against the E. coli bacteria under dynamic conditions. The dynamic condition adopted for the test consists of: alternating pulses of pressure and relief generated by the test equipment conduct the bacterial aerosol through the nonwoven fabric under test, simulating the inoculation by a user. [resumo fornecido pelo autor]

As ligas de cobre-berílio são amplamente utilizadas na fabricação de moldes de injeção de termoplásticos devido à sua alta condutividade térmica. Embora essas ligas possam ter endurecimento por precipitação em temperaturas entre 250 e 400 ºC, elas ainda exigem revestimentos de superfície para aumentar sua resistência à abrasão. No entanto, a aplicação destes revestimentos pode gerar envelhecimento excessivo sob faixas de temperatura de deposição específicas. Este fenômeno causa perda das propriedades mecânicas do substrato, inviabilizando algumas aplicações industriais, como, por exemplo: construção de postiços com alto índice de esbeltez e machos, e cavidades com regiões de fechamento estreitas para moldes de injeção. Este trabalho propõe uma solução para aumentar a resistência ao desgaste abrasivo da liga de cobre-berílio C17200 por meio de um revestimento químico de níquel-fósforo (NiP). A temperatura de 200 °C por 24 h, utilizada no tratamento térmico do revestimento, foi inferior à temperatura de envelhecimento do substrato. As durezas do revestimento e do substrato foram avaliadas medindo-se o perfil de microdureza da seção transversal após o tratamento térmico. A microestrutura, composição química e cristalinidade do revestimento foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES) e difração de raios X (DRX), respectivamente. A resistência ao desgaste do sistema (revestimento-substrato) foi avaliada por meio de ensaio de microabrasão, perfilometria óptica e MEV. O revestimento NiP, combinado com o tratamento térmico, aumentou a dureza da superfície de 340 HV (liga não revestida) para uma média de 997 HV (liga revestida e tratada termicamente), mantendo a dureza do substrato. A aplicação deste revestimento reduziu o coeficiente de desgaste da ordem de 3,03 x 10-6 para 2,04 x 10-6 (mm³ N-1 mm -1). Todas as condições analisadas mostraram um mecanismo de desgaste microabrasivo misto com características de desgaste de rolamento e riscamento. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Copper-beryllium alloys are widely used to manufacture thermoplastics injection molds due to their high thermal conductivity. Even though these alloys admit precipitation hardening at temperatures between 250 and 400 ºC, they still call for surface coatings to enhance their abrasion resistance. However, application of these coatings can generate over-aging under specific deposition temperature ranges. This phenomenon causes a loss of substrate mechanical properties, making some industrial applications unfeasible, for example: construction of core pins with high slenderness ratio, and cores and cavities injection mold with narrow closure regions. This work proposes a solution to increase abrasive wear resistance of copper-beryllium alloy C17200 through an electroless nickel-phosphorus (NiP) coating. The temperature of 200 °C for 24 h used in the heat treatment of the coating was lower than the aging temperature of the substrate. Hardness of coating and substrate was evaluated by measuring the cross-sectional microhardness profile after heat treatment. Microstructure, chemical composition, and crystallinity of coating and substrate were characterized using scanning electron microscopy (SEM), glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), and X-ray diffraction (XRD), respectively. Wear behavior of coating-substrate systems was evaluated by micro-abrasive wear tests optical profilometry and SEM. NiP coating combined with heat treatment increased the surface hardness from 340 HV for uncoated alloy to an average of 997 HV for coated and heat treated alloy while maintaining substrate hardness. The application of this coating reduced the wear coefficient in the order of 3.03 x 10-6 to 2.04 x 10-6 (mm³ N-1 mm-1). All the conditions analyzed, showed a mixed micro-abrasive wear mechanism with rolling and grooving wear characteristics. [resumo fornecido pelo autor]

A demanda do consumo de concreto, principalmente o concreto autoadensável, tem crescido rapidamente devido aos investimentos em novas infraestruturas e atualizações, ou substituições de infraestruturas antigas no mundo. Com isso, o monitoramento da qualidade e do desempenho de estruturas de concreto é essencial para acompanhar esse crescimento. Neste trabalho o efeito da adição de um composto comercial à base de óxido de cálcio supercalcinado é explorado, como aditivo compensador de retração (CR), nas propriedades do concreto fresco e endurecido, em particular na retração e cura de corpos de prova de concreto autoadensável (CAA). Além disso, é proposto um protocolo experimental para a análise de impedância elétrica de amostras de concreto. Testes de fluidez e compressão, retração, módulo de elasticidade, espectroscopia de impedância e mapeamento por espectroscopia por energia dispersiva (EDS) foram realizados para duas composições e uma amostra de referência. Foi observado que o aditivo compensador de retração à base de óxido de cálcio supercalcinado modifica ligeiramente as propriedades do concreto no estado fresco, principalmente a fluidez, mas não afeta significativamente as propriedades no estado endurecido do concreto. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Concrete consumption demand of self-compacting concrete is continuously growing due to investments in new infrastructures and upgrades or replacements of old infrastructures in the world. Monitoring the quality and increasing the performance of concrete structures is essential to keep up with this growth. In this work, we explore the effect of adding a commercial over calcined calcium oxide-based compound to a shrinkage-compensating admixture (SCA) on the properties of fresh and hardened concrete, in particular on the shrinkage and curing of self-compacting concrete specimens (SCC). Also, an experimental protocol is proposed for the electrical impedance analysis of concrete samples. Fluidity and compression tests, shrinkage, elastic modulus, impedance spectroscopy, and energy dispersive spectroscopy mapping (EDS) were performed for two compositions and one reference sample. The over calcined calcium oxide-based shrinkage-compensating admixture slightly modifies the concrete properties in the fresh state, mainly the fluidity, but it does not significantly affect the properties in the hardened state of the concrete. [resumo fornecido pelo autor]

N.A.

As simulações computacionais estão se tornando cada vez mais úteis para o estudo do atrito, permitindo a aplicação de condições controladas, desacoplamento de mecanismos e configurações que geralmente não são alcançáveis em experimentos físicos, garantindo que nenhuma outra variável indesejável esteja agindo no sistema. Neste trabalho, simulações de dinâmica molecular (MD) foram usadas para explorar sistematicamente o efeito de massa do isótopo na contribuição fonônica para o atrito, simulando diferentes condições de carga, direção de deslizamento e cobertura de superfície para superfícies planas de cristal único de diamante [111] passivadas com H. Simulações foram realizadas utilizando o potencial Adaptive Intermolecular Reactive Empirical Bond-Order (AIREBO), incluindo as interações de van der Waals. O coeficiente de atrito foi considerado independente da massa atômica do adsorbato para ambas as direções de deslizamento simuladas. Além disso, pelo menos nas condições simuladas, uma simples redução na cobertura da superfície também não afetou significativamente o coeficiente de atrito. Um aumento acentuado da força de atrito foi observado apenas quando a camada de passivação foi modificada pela introdução de defeitos altamente reativos. Por conseguinte, os resultados das simulações de dinâmica molecular dão suporte a um efeito isotópico indireto no atrito, mas apenas na medida em que os defeitos criados na camada de passivação levam à formação de superfícies altamente reativas. [resumo fornecido pelo autor] Computer simulations are becoming increasingly useful for studying friction, enabling the application of controlled conditions, uncoupling mechanisms, and set-ups that are not usually achievable in physical experiments, ensuring that no other undesirable variable is acting on the system. In this work, molecular dynamics (MD) simulations were used to systematically explore the isotope's mass effect on the phononic contribution to friction by simulating different load conditions, sliding direction, and surface coverage of H-passivated fat [111] single-crystal diamond surfaces. Simulations were performed using the Adaptive Intermolecular Reactive Empirical Bond-Order (AIREBO) potential, including van der Waals interactions. The coeffcient of friction was found to be independent of the adsorbate atomic mass for both sliding directions simulated. Furthermore, at least in the simulated conditions, a simple reduction in surface coverage also did not signifcantly affect the coefficient of friction. A marked increase of friction force was observed only when the passivation layer was modified by introducing highly reactive defects. Accordingly, the results from MD simulations give support to an indirect isotopic effect on friction, but only to the extent that defects created in the passivation layer lead to the formation of highly reactive surfaces. [resumo fornecido pelo autor]

Este trabalho apresenta sua motivação baseado no cenário gerado pela Lei n° 13.429/17 que permitiu a irrestrita terceirização, contribuindo para prestação de serviços do profissional engenheiro de segurança do trabalho (EST), nas empresas. O objetivo é conhecer e analisar as principais visões e percepções das empresas quanto a terceirização desse tipo de serviço profissional. Foram definidas três categorias de análise que são: identificar os principais motivos que levam as empresas a terceirizar; os principais serviços que se fazem necessário nesta busca pela terceirização; e a interferência, eficiência e impactos que estes serviços prestados causam a estas empresas. O trabalho foi conduzido por meio de uma pesquisa quantitativa, tipo survey, aplicada em 104 empresas respondentes da região de Caxias do Sul do estado do Rio Grande do Sul. O trabalho abordou as três categorias de análises e definiu 10 hipóteses das quais 7 foram confirmadas. Os resultados mostraram que as empresas de 11 a 50 empregados são as que mais realizam este tipo de terceirização e mesmo aquelas empresas que já possuem o EST, como empregado, ainda assim contratam serviços de outros profissionais EST de forma terceirizada. Na sua grande maioria os serviços contratados estão ligados a laudos e programas de avaliações de riscos. Pôde ser observado que as empresas se preocupam em manter seus ambientes de trabalho adequados as normas de segurança para evitar problemas relacionados a doenças e acidentes de trabalho, bem como passivos trabalhistas, multas ou paralizações de suas atividades, mas mais da metade das empresas pesquisadas relataram que o principal motivo que dificulta o cumprimento das normas de segurança do trabalho são os custos em adequações as próprias normas. As empresas percebem à necessidade e importância dos serviços desenvolvidos pelos EST com maior experiência, bem capacitados e aparelhados para que sua prestação de serviço seja efetiva e traga soluções seguras para seus empreendimentos. Por fim, conclui-se que futuros trabalhos poderão ser realizados visando abranger a pesquisa para outras regiões e com número até maiores de amostras para verificar se as culturas de diferentes regiões interferem nos resultados obtidos [resumo fornecido pelo autor]. This work presents its motivation based on the scenario generated by Law No. 13,429 / 17 that allowed unrestricted outsourcing, contributing to the provision of services by the professional work safety engineer (EST), in companies. The objective is to know and analyze the main visions and perceptions of companies regarding the outsourcing of this type of professional service. Three categories of analysis were defined which are: to identify the main reasons that lead companies to outsource; the main services that are necessary in this search for outsourcing; and the interference, efficiency and impacts that these services provide to these companies. The work was conducted by means of a quantitative research, type survey, applied in 104 respondent companies in the region of Caxias do Sul of the state of Rio Grande do Sul. The work addressed the three categories of analysis and defined 10 hypotheses of which 7 were confirmed. The results showed that companies with 11 to 50 employees are the ones that most perform this type of outsourcing and even those companies that already have EST, as an employee, still hire services from other EST professionals on an outsourced basis. Most of the contracted services are linked to reports and risk assessment programs. It could be observed that companies are concerned with keeping their work environments adequate to safety standards to avoid problems related to illnesses and accidents at work, as well as labor liabilities, fines or stoppage of their activities, but more than half of the companies surveyed reported that the main reason that hinders the fulfillment of work safety standards are the costs of adapting the standards themselves. Companies realize the need and importance of the services developed by EST's with more experience, well trained and equipped so that their service provision is effective and brings safe solutions to their ventures.Finally, it is concluded that future work may be carried out in order to cover the research to other regions and with even greater numbers of samples to verify whether cultures from different regions interfere with the results obtained [resumo fornecido pelo autor].

Os implantes intra-corpóreos feitos com titânio ainda são uma parcela significativa dos componentes metálicos da artroplastia, devido à excelente biocompatibilidade e baixas características alergênicas e tóxicas. No entanto, modificações de superfície são de suma importância para tais aplicações, visando a melhoria de desempenho tribológico. Neste trabalho, a nitretação a plasma de Ti6Al4V em configuração cátodo oco foi analisada estatisticamente, variando-se tempos e temperaturas do processo e avaliando-se as superfícies resultantes. Todas as superfícies mostraram uma camada em microescala, contendo nitretos de titânio. Os discos nitretados apresentaram maior molhabilidade, rugosidade e dureza, devido à penetração de nitrogênio nos substratos. Uma condição ideal para nitretação a plasma a 940 °C por 3 horas foi alcançada. Testes de desgaste e corrosão foram realizados para avaliar a superfície resultante em comparação com as amostras originais. Observou-se uma melhoria significativa na resistência ao desgaste, com um coeficiente de desgaste cerca de três vezes menor do que o original, devido à camada de compostos de caráter cerâmico. O resultado dos ensaios eletroquímicos aponta para uma superfície mais corrosiva em uma solução de fluido corporal, mas não o suficiente para torná-la bioincompatível. Ensaios biológicos mostraram que a superfície nitretada não é tóxica, de acordo com a análise citotóxica in vitro padronizada pela ISO e os testes de adesão celular através de linhas celulares de fibroblastos de camundongo L929. A proliferação celular diminuiu ao longo do tempo nas amostras tratadas, em parte devido à superfície micro-ranhurada e seu caráter hidrofílico. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Titanium-made intra-corporeal implants are still a significant portion of arthroplasty metallic components, due to excellent biocompatibility and low allergenic and toxic features. However, surface modifications are of paramount importance for such applications, aiming performance improvement. In this work, plasma nitriding of Ti6Al4V in a hollow cathode setting was statistically evaluated by varying different times and temperatures of process and assessing the resulting surfaces. All surfaces showed a micro-scale layer, containing titanium nitrides. The nitrided disks showed increased wettability, roughness and hardness, due to the nitrogen penetration into the substrates. An optimal point for plasma nitriding at 940 °C for 3 hours was achieved. Wear and corrosion tests were carried out to evaluate the tailored surface in comparison to the pristine samples. A significant improvement in wear was observed, with a wear coefficient about thrice smaller than the original one, due to the hardened, ceramic-like compound layer. The corrosion tests outcome points to a surface responding slightly worse in a body fluid solution, but not enough to make it bioincompatible. Biological assays showed that the nitrided surface is not toxic, according to ISO standardized in vitro cytotoxic analysis and cell adhesion tests through L929 mouse fibroblast cell lines. Cell proliferation decreased over the treated samples, in part due to modifications on micro-grooved surface and its hydrophilic character.

Depois de um forte crescimento nas últimas duas décadas o mercado do ensino superior passa por um período de estagnação, sendo necessária, neste contexto, a retenção dos acadêmicos que já fazem parte de sua base de estudantes. Este trabalho contribui neste cenário por meio da identificação dos acadêmicos da Área de Ciências Exatas e Engenharias de uma Instituição de Ensino Superior da Serra Gaúcha que possuem maior propensão à evasão dos estudos, utilizando sua base de dados e a Inteligência Artificial, com o modelo Redes Neurais Artificiais (RNAs). Primeiramente foram mapeados aspectos financeiros, acadêmicos e sociais disponibilizados de 2006 a 2018, seguindo pela etapa de tratamento de dados, na qual apenas as interrupções causadas por troca de currículo foram descartadas. Os dados foram então processados em uma RNA de topologia perceptron, de tal maneira a obter acurácia de 93% na identificação do padrão de tendência à evasão dos estudos (conjunto de validação). Também foram realizados processamentos por tipo de graduação, que apresentam resultados igualmente satisfatórios em termos de reconhecimento de padrões. Soma-se a esta avaliação o comportamento adequado da curva ROC (Receiver Operating Characteristic) e os baixos índices de correlação entre fatores e matriz-alvo que comprovam, desta maneira, que a técnica RNAs de topologia backpropagation pode ser uma importante aliada nas tomadas de decisão de instituições no que tange a gestão da retenção discente. After a strong growth in the last two decades the market of the higher education goes through a period of stagnation, being necessary, in this context, the retention of the academics that already are part of its base of students. This work contributes in this scenario through the identification of the academics of the Area of Exact Sciences and Engineering of a Higher Education Institution of the Serra Gaúcha who are more likely to avoid studies using their database and Artificial Intelligence, with the Neural Networks model Artificial (RNAs). Firstly, financial, academic and social aspects were mapped from 2006 to 2018, followed by the data processing stage, where only the interruptions caused by curriculum change were discarded. The data were then processed in a perceptron topology RNA, in order to obtain a 93% accuracy in the identification of the tendency pattern to evasion of the studies (validation set). Also performed were by type of graduation, which have similarly satisfactory results in terms of pattern recognition. It is added to this evaluation the appropriate behavior of the Receiver Operating Characteristic (ROC) curve and the low correlation coefficients between factors and target matrix, which confirm that the RNA technique of backpropagation topology can be an important ally in the decisions of institutions regarding the management of student retention.

Uma das principais formações de rochas ígneas dos países ocidentais, denominada Formação Serra Geral (FSG), está localizada no sul do Brasil e se estende sobre parte significativa do território do Estado do Rio Grande do Sul, formando o Planalto Gaúcho. Essas rochas, como basaltos e dacitos, são utilizadas há séculos como pavimento, elemento estrutural em edificações, rochas ornamentais, entre outros. A possibilidade de fundir essas rochas e transformá-las em materiais vitrocerâmicos as tornam materiais tecnológicos de alto valor agregado, porém ainda não são fabricados no Brasil. Os basaltos podem ser fundidos em temperaturas próximas de 1200 °C e, se resfriados a uma taxa suficientemente alta, formam vidros. Tratamentos térmicos com controle de temperatura e tempo transformam os vidros em vitrocerâmicos com microestrutura definida, que irá influenciar diretamente as propriedades do produto final. Neste trabalho, foram avaliadas as propriedades mecânicas dos vitrocerâmios do basalto da FSG em função da microestrutura. A rocha basáltica, sem adição de agentes nucleantes foi fundida e resfriada bruscamente em moldes metálicos. Tratamentos térmicos foram conduzidos à temperatura de 1070 °C por 40 min, 6 h e 36 h. A caracterização microestrutural indicou que o tempo de tratamento térmico na temperatura de cristalização do vidro controla o índice de cristalinidade, IC, e o tamanho dos cristais do vitrocerâmico. Fases como magnetita (FeO.Fe2O3), labradorita (anortita sódica) ((Ca,Na)(Al,Si)4O8) e piroxênio (augita) ((Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6) foram identificadas por difração de raios x (DRX). Tanto a densidade aparente quanto a tenacidade à fratura do vitrocerâmico aumentaram e são linearmente dependentes do IC. O tratamento térmico de 36 h resultou no maior IC, 64%, na maior densidade aparente 2,90 g/cm³, e na maior KIC, 1,33 MPa.m1/2. Já para a dureza, o maior valor encontrado foi para o tratamento térmico de 6 h, 7,34 GPa. Assim, pode-se concluir que para tempos de tratamento térmico mais prolongados, tanto o IC quanto o tamanho dos cristais aumentaram e influenciaram diretamente na propagação das trincas através do material e, portanto, que a produção de vitrocerâmicos com microestrutura controlada a partir do basalto da serra gaúcha é tecnicamente viável. [resumo fornecido pelo autor] One of the main formations of igneous rocks of the western countries, denominated Serra Geral Formation (FSG), is located in the south of Brazil and extends over a significant part of the territory of the State of Rio Grande do Sul, forming the Gaúcho Plateau. These rocks, like basalts and dacites, have been used for centuries as pavement, structural elements in buildings, ornamental rocks, among others. The possibility of melting these rocks and turning them into glass-ceramic materials makes them high-value technological materials, but they are not yet manufactured in Brazil. The basalts may be melted at temperatures close to 1200 °C and if cooled to a sufficiently high rate, form glasses. Heat treatments with temperature and time control transform the glasses into glass-ceramics with defined microstructures, which will directly influence the properties of the final product. In this work, the mechanical properties of the FSG basalt glass ceramics were evaluated as a function of the microstructure. The basaltic rock, without addition of nucleating agents was fused and quenched in metallic molds. Thermal treatments were conducted at 1070 °C for 40 min, 6 h and 36 h. The microstructural characterization indicated that the time of heat treatment at the crystallization temperature of the glass controls the crystallinity index and the size of the crystals of the glass ceramic. Phase like magnetite (FeO.Fe2O3), labradorite sodium anorthite) ((Ca,Na)(Al,Si)4O8) and pyroxene (augite) (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti),Al)2O6) were identified by XRD. Both the bulk density and KIC of the glass ceramic increased and were linearly dependent on the IC. The heat treatment of 36 h resulted in the highest CI, 64%, the highest apparent density 2.90 g/c hardness, the highest value was found for the heat treatment of 6 h, 7.34 GPa. Thus, it can be concluded that for longer treatment times, both CI and crystal size increased and influenced directly the propagation of cracks through the material and, therefore, the production of glass-ceramics with controlled microstructure from basalt of the Rio Grande do Sul is technically feasible. [resumo fornecido pelo autor]

Esta dissertação desenvolve uma abordagem capaz de melhorar a qualidade de imagens oriundas de tomógrafos por impedância elétrica. Para tanto, propõe-se a aplicação do método de Mínimos Quadrados Ponderados, alternativamente à solução via Mínimos Quadrados, largamente utilizada pela literatura. A solução proposta utiliza um modelo de pesos variante no espaço, no qual os valores de impedância estimados, de cada elemento da malha de elementos finitos, é função da distância entre o elemento e o eletrodo de medição. Esse modelo se baseia nas linhas de campo elétrico no plano tomográfico para ponderar o erro de medição realizado por um eletrodo/ canal de medição. Os resultados obtidos com simulações permitem concluir que a abordagem proposta é capaz de aproximar a forma e a posição dos objetos de interesse. Obteve-se melhoras não só na resolução espacial das imagens, mas, de forma geral, no erro de posicionamento, deformação de forma e oscilação; em comparação à solução de Mínimos Quadrados. Portanto, em relação à baixa resolução das imagens, que é um dos principais problemas da técnica de Tomografia por Impedância Elétrica, a abordagem proposta neste trabalho é promissora na reconstrução de imagens. This dissertation develops an approach able to improve the quality of least squares image reconstructions from electrical impedance tomography. Thereupon, it is proposed the application of the weighted least squares method, alternatively to the least squares solution, widely used in the literature. The proposed solution uses a spacial variant weights model in which the estimated impedance values of each element from the finite element mesh is a function of the distance between the element and the measuring electrode. This model predicts the electric field lines in the tomographic plane to weight the measurement error performed by an electrode/measurement channel. The results obtained with simulations allow to conclude that the proposed approach is able to approximate the shape and position of the objects of interest. Improvements were obtained not only in the spatial resolution of the images, but, in general, in the positioning error, shape deformation and oscillation; in comparison to the least squares solution. Therefore, in relation to the low resolution of the images, which is one of the main problems of the technique of electrical impedance tomography, the proposed approach is promising for image reconstruction.

A liga Ti-6Al-4V é amplamente utilizada como biomaterial, no entanto, quando em aplicação apresenta algumas desvantagens como a corrosão e o comportamento bioinerte. A corrosão está associada a ação agressiva do ambiente corpóreo em contato com a liga e, o comportamento bioinerte ocorre pela inexistência de interação química e biológica do sistema ósseo com a liga. Estudos na área de biomateriais sugerem o uso de filmes protetivos e biofuncionalizados para conferir a resistência à corrosão, pelo efeito barreira do filme, e a bioatividade na superfície do implante, pela incorporação de partículas bioativas. Neste contexto, esta pesquisa propõe depositar sobre a superfície da liga Ti-6Al-4V um filme composto somente por organosilano e outro filme de organosilano contendo biovidro. Também, foi avaliado os efeitos da rugosidade do substrato na resistência à corrosão, pela aderência do filme, e atividade biológica. Os filmes foram preparados pelo processo sol-gel e depositados pelo método dip-coating. O substrato com e sem lixamento e, os sistemas substrato-filme, foram caracterizados quanto a sua morfologia por Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo, Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia. Para os substratos e sistemas substrato-filmes também, foi determinada a molhabilidade por ângulo de contato, a aderência do filme ao substrato pela norma ASTM D3359-09, a rugosidade por Microscopia de Força Atômica e a resistência à corrosão por Potencial de Circuito Aberto. Também foi investigada a atividade biológica dos substratos e sistemas substrato-filme, no que se refere à morfologia das células, viabilidade e citotoxicidade celular. Destacam-se como principais resultados, (i) o aumento da resistência à corrosão da Ti-6Al-4V, para o substrato sem lixamento e com filme de organosilano e para o substrato-filme com biovidro; (ii) todas as amostras apresentaram caráter hidrofílico, dos quais, o filme de organosilano, aplicado sobre os substratos sem e com lixamento, apresentaram os maiores ângulos de contato (73º a 75º); (iii) crescimento celular em todas as condições testadas. Pelo ensaio morfológico, a rugosidade do substrato modulou a morfologia celular, pois a maior rugosidade das amostras LTi-SLix (Ra=7,60 nm) e LTi-SLix-Sol-F18 (Ra=16,61 nm) favoreceu uma maior área de contato para células do que o substrato LTi-SLix-Sol (Ra=10,12 nm), o que viabilizou maior proliferação celular. Para as amostras lixadas, observou-se o mesmo comportamento, onde nos sistemas LTi-Lix (Ra=14,07 nm) e o LTi-Lix-Sol-F18 (Ra=20,71 nm) foi observado maior densidade celular, em relação a amostra LTi-LixSol (Ra=11,30 nm). Na análise de citotoxicidade não foi observado a morte celular, indicando que todas condições testadas favoreceram a viabilidade celular. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

O processo de soldagem está presente em cerca de 90% das indústrias, dos ramos metal mecânicas, de construção civil, óleo e gás. Dentre a variada gama de processos, distingue-se a soldagem MIG/MAG, que é a primeira opção para grande parte das necessidades de uniões de metais na indústria. A característica de alimentação automática de consumível sobre a união a ser soldada torna o processo mais ágil e competitivo no cenário comercial. A intensa demanda industrial por segurança, qualidade e produtividade faz com que as pesquisas se estendam no tema, avaliando novos materiais (metal base, metal de adição e consumíveis), otimização de processos, equipamentos, entre outros. A aplicação de materiais com maior resistência mecânica e química trazem a necessidade da utilização de consumíveis e processos que acompanhem estas tendências, e mantenham as propriedades após a soldagem, como no caso dos aços patináveis que apresentam como característica a resistência à corrosão atmosférica. Nesse trabalho foi avaliada a soldagem do aço ASTM A588 com duas alternativas de metais de adição (ER70S-6 e ER80S-G) e doze condições de parâmetros de soldagem (parâmetros elétricos baixos, médios e altos). Foram realizados ensaios de qualificação para validar os parâmetros de soldagem, radiografia, dobramento e tração. Após a qualificação da solda foram realizados ensaios de caracterização, quais sejam, microdureza, micrografia e desempenho a corrosão com a avaliação do potencial eletroquímico versus tempo e curvas de polarização potenciodinâmica na zona termicamente afetada (ZTA) e metal base (MB). Os resultados quanto a propriedades mecânicas e resistência a corrosão mostraram que os parâmetros de solda foram preponderantes em relação aos tipos de metais de adição. Concluiu-se que a seleção inadequada de parâmetros elétricos é prejudicial as propriedades mecânicas, acarretando em defeitos como de falta de fusão e preenchimento incompleto da junta. Quanto ao metal de adição, tanto o ER70S-6 quanto ER80S-G apresentaram desempenhos similares perante às análises de desempenho a corrosão. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The welding process is present in about 90% of the industries, metalworking, civil construction, oil and gas. Among the diverse range of processes, MIG / MAG welding is distinguished, which is the first option for most of the needs of metal joints in the industry. The feature of automatic supply of consumables on the joint to be welded makes the process more agile and competitive in the commercial scenario. The intense industrial demand for safety, quality and productivity makes the researches extend to the theme, working with new materials (metal base, addition metal, consumables), optimization of processes, equipment, among others. The application of materials with greater mechanical and chemical resistance bring the need for the use of consumables and processes that accompany these trends and maintain the properties after welding, as in the case of the steels that have as characteristic the resistance to atmospheric corrosion. In this work the welding of the ASTM A588 steel with two addition metal alternatives (ER70S-6 and ER80S-G) and twelve conditions of welding parameters were evaluated. Qualification tests were performed to validate welding parameters, including radiography, folding and traction. After the solder qualification, microhardness, micrograph and corrosion performance tests were carried out with the electrochemical potential versus time and potentiodynamic polarization curve in the HAZ and BM. The results on mechanical properties and corrosion resistance showed that the welding parameters were predominant in relation to the types of addition metals. It was concluded that the inadequate selection of electrical parameters is detrimental to the mechanical properties, leading to defects such as lack of fusion and incomplete filling of the joint. As for the addition metal, both ER70S-6 and ER80S-G showed similar performances to corrosion performance analyzes.

A qualidade final dos produtos poliméricos moldados por injeção pode ser comprometida devido à ocorrência de tensões residuais provenientes do processo de moldagem, as quais podem gerar contrações e empenamentos, alterando as dimensionais finais do produto. A determinação das tensões residuais pode ser realizada pelo método do furo cego, ensaio pouco difundido para materiais poliméricos pois é normalizado para materiais metálicos. Assim, com o objetivo de avaliar os parâmetros que influenciam nas alterações dimensionais e nas tensões residuais do polipropileno moldado por injeção, este trabalho utilizou simulações computacionais, análises térmicas, medições de empenamento e contração, ensaios de resistência à tração e ao impacto e avaliação das tensões residuais via método do furo cego. Após a moldagem, os corpos de prova foram submetidos a três condições pós-moldagem (restrição física + água, restrição física + estufa, neutro). Nos ensaios experimentais os corpos de prova moldados com menores pressões de recalque, como também os moldados com nervuras apresentaram maiores empenamentos, o que corroborou as simulações computacionais e a literatura. Nas condições pós-moldagem observou-se que os corpos de prova lisos submetidos à restrição física + estufa apresentaram menores empenamentos em relação aos que não foram submetidos à essa condição. Em relação às contrações, para ambas as geometrias dos corpos de prova, não houve variações significativas das médias. A análise térmica apontou menor grau de cristalinidade nas amostras com condição pós-moldagem neutra em relação à condição restrição física + estufa. As análises das tensões residuais concluíram que os corpos de prova com nervuras apresentaram tensões residuais superiores aos corpos de prova lisos, o que corroborou a literatura que indica maior concentração de tensões residuais em peças de geometrias complexas. Devido ao alívio das tensões, os corpos de prova lisos com maiores empenamentos apresentaram menores tensões residuais. Foi observado que a restrição física utilizada para restringir o empenamento auxiliou na retenção das tensões residuais na estrutura do polímero. Assim, considerando os recursos utilizados neste estudo, mostrou-se que o empenamento está relacionado com a geometria do produto, com os parâmetros de processo, com as condições pós-moldagem e com o alívio de tensões residuais existentes na estrutura do polipropileno moldado por injeção. The final quality of the injection molded polymer products can be compromised due to the occurrence of residual stresses from the molding process, which can generate shrinkage and warpage, altering the final product dimensions. The determination of the residual stresses can be carried out by the hole-drilling method, which is not widely used for polymeric materials since it is standardized for metallic materials. Therefore, in order to evaluate the main parameters that influence in the dimensional change and in the residual stresses of the injection molded polypropylene, this report used computer simulation, thermal analysis, warpage and shrinkage measurements, tensile and impact strength tests and evaluation of the residual stresses by hole-drilling method. After molding, the specimens were submitted to three post-molding conditions (physical restraint + water, physical restraint + heating chamber, neutral). In the experimental tests, the molded specimens with lower packing pressure, as well as the ribbed molded showed greater warpage, which corroborated the computer simulations and the literature. In the post-molding conditions, it was observed that the smooth specimens submitted to the physical restraint + heating chamber showed lower warpage in relation to those that were not submitted to this condition. Regarding the shrinkage, for both geometries specimens, there were not significant variations of the averages. The thermal analysis presented lower crystallinity in the specimens with neutral post-molding condition in relation to the physical restraint + heating chamber condition. The residual stresses analysis concluded that ribbed specimens showed greater residual stresses than smooth specimens, which corroborates the literature which indicates higher concentration of residual stresses in complex geometries parts. Due to the residual stresses relief, smooth specimens with greater warpage showed lower residual stresses. It was observed that the physical restraint used to restrain warpage assisted the retention of residual stresses in the polymer structure. Therefore, considering the resources used in this study, it was showed that the warpage is related to the product geometry, to the process parameters, the post-molding conditions and the residual stress relief existing in the injection molded polypropylene structure.

A classe de materiais constituída pelos denominados filmes finos de diamond-like carbon (DLC) e, em particular, os filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) possuem propriedades de interesse tanto acadêmico quanto tecnológico. A alta resistência ao desgaste e os coeficientes de atrito ultra baixos podem ser encontrados nos filmes a-C:H que contêm entre 40 e 50% de hidrogênio na sua composição. Entretanto, estes filmes possuem baixa ou nula adesão em ligas ferrosas. Assim, intercamadas à base de silício são empregadas para aumentar a adesão do filme diminuindo as incompatibilidades químicas e térmicas em substratos ferrosos (substrato-filme), mediante o aumento das ligações químicas fortes numa estrutura sanduíche. Duas condições de contorno foram analisadas na deposição da intercamada a-SiCx:H a partir do precursor hexametildisiloxano (HMDSO) utilizando o processo de deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD). Na primeira série, a intercamada foi depositada em diferentes temperaturas entre 85°C e 180°C, em seguida submetida a 6 min de etching de hidrogênio e 1 h de filme a-C:H foi depositado para avaliação da adesão. Na segunda série, a intercamada foi depositada em diferentes tensões elétricas entre -500 V e -800 V, e logo submetida a 1 min de etching de H2 e 1 min de deposição de filme a-C:H, dirigindo o estudo para propriedades físico-químicas da interface mais externa da intercamada (a-C:H/a-SiCx:H). Ambas as séries foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES). Para a primeira série de deposição de intercamada, a carga crítica foi medida para avaliar a adesão dos filmes a-C:H. Já para a segunda série, a interface mais externa das intercamadas depositadas em diferentes tensões foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X (XPS), a fim de investigar a composição e entorno químico e por espectroscopia por transformada de Fourier (FTIR) para estrutura vibracional. Os resultados verificados para a primeira série são: a limpeza química seletiva induzida pelo etching de H2 reduz elementos nocivos e ligações de caráter passivo para adesão. Ao mesmo tempo, há criação de ligações mais fortes, como Si-C, C-C em baixas temperaturas, o que garante uma carga crítica elevada (3,4 N) para a amostra depositada a 85°C, da mesma ordem de grandeza das amostras com intercamada depositada em 300 °C sem etching de H2. Em relação à segunda série, para intercamadas de a-SiCx:H depositadas com tensões mais altas observa-se que o conteúdo atômico de oxigênio diminui. Com a dessorção de átomos de oxigênio em plasmas mais energéticos, a formação de carbeto de silício (Si-C) é mais provável, o que melhora a adesão de filmes a-C:H. Novos parâmetros de processo e ainda com um controle mais apurado das variáveis podem vir a criar filmes finos de a-C:H mais aderidos em ligas ferrosas, reduzindo custos industriais e aumentando o espectro de aplicação em diversas áreas. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The diamond-like carbon (DLC) thin films family, in particular hydrogenated amorphous carbon films (a-C:H) have interesting properties for academic and technological purposes. High wear and ultra-low friction can be found in a-C:H films that contain 40% to 50% hydrogen in its composition. However, these films have low/null adhesion to ferrous alloys. Thus, silicon-based interlayers play an important role on film adhesion lessening thermic and chemical incompatibilities to ferrous alloy (substrate-film) by increasing stronger chemical bonds in the interfaces of a sandwich-like structure. Two boundary conditions have been analyzed in deposition of a-SiCx:H interlayer from hexamethyldisiloxane (HMDSO) employing plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process. Considering the first series, the interlayer was deposited in different temperatures from 85°C to 180°C, after submitted to 6 min hydrogen etching and 1h a-C:H film deposition to adhesion evaluation of films. For the second series the interlayer was deposited in different plasma voltages (-500V to -800V), submitted to 1 min H2 etching and 1 min a-C:H driving the study to physical-chemical properties of the outermost interface (a-C:H/a-SiCx:H). Both series have been investigated by scanning electron microscopy (SEM), glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). For the first temperature interlayer deposition series the critical load was measured for evaluate a-C:H films adhesion. The outermost interface of different voltage interlayers depositions (second series) were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in order to investigate chemical environment and composition and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for vibrational structures. The results for the first series are: the effect of hydrogen etching in selective chemical cleaning inducts the reduction of harmful elements and passivating bonds. Meanwhile it creates stronger ones like Si-C, C-C bonds in lower temperatures. This guarantees a critical load (3,4 N) for 85°C as interlayers deposited in 300°C without etching. For the second series in higher deposition voltage of a-SiCx:H interlayers, oxygen content diminishes. Since oxygen atoms desorb in more energetic plasma the formation of silicon carbide (Si-C) is more likely to improve a-C:H thin films adhesion. New process parameters and more accurate control of the variables can create a-C:H thin films more adhered to ferrous alloys, reducing industrial costs and increasing the application spectrum in several areas.

A crescente necessidade de fabricação de moldes com prazos e custos cada vez menores exige das ferramentarias a personalização e melhoria de seus processos de fabricação. Uma das maneiras de atingir isso é através da melhoria na usinagem dos eletrodos, já que esse processo afetará diretamente a precisão dimensional e tempo de produção de um molde. O uso de grafite como matéria-prima para esses eletrodos é altamente satisfatório, pois esse material apresenta a vantagem de ser usinado mais rapidamente e permitir uma grande variedade de formas geométricas, contudo, sua principal desvantagem é o alto poder abrasivo o que ocasiona desgastes elevados nas ferramentas. Os processos de tratamentos de gume são aplicados a fim de reduzir o efeito deste problema, aumentando a durabilidade das ferramentas. Com isso em vista, este trabalho realizou o estudo sobre o efeito de tratamentos de gume no desgaste de ferramentas com revestimento de diamante policristalino (PCD), no fresamento de eletrodos em grafite. Foram realizados ensaios experimentais com fresas sem tratamento, com tratamentos pelo método de polimento com cerdas abrasivas e por acabamento por arraste. Os testes consistiram em usinar eletrodos com parâmetros definidos e verificar o desgaste gerado nas fresas a cada 200 metros de comprimento usinado. Foram realizados também, análises de rugosidade e caracterização das fresas após os tratamentos, caracterização da mídia e da esponja utilizadas nos polimentos e caracterização do grafite usinado. Os resultados apontam que os tratamentos de gume resultam em alterações na superfície do revestimento, reduzindo o valor da rugosidade em média de 23%, e, no caso do processo de acabamento por arraste, uma redução na variação dos valores, já que este processo é considerado mais confiável e reprodutível. A caracterização da mídia e da esponja utilizadas indicou a presença de Silício como material abrasivo, o que provavelmente pode caracterizar um material de carbeto de silício. Com relação ao desgaste das ferramentas, pela curva de vida das mesmas, foi evidente ganhos como redução do desgaste de flanco e um aumento no comprimento usinado de até 63% em comparação com as ferramentas originais. Todas as ferramentas passaram pelos Estágios I e II da curva de desgaste e não chegaram ao Estágio III, conhecido como Desgaste Catastrófico. O mecanismo de desgaste, aparentemente, mais presente no processo foi a abrasão, apresentando como características os desgastes de flanco, cratera e entalhe. De forma geral, os dois processos de polimento apresentaram ganhos e demonstraram seus potenciais para serem aplicados em ferramentas de produção. The rising need for manufacturing molds with increasingly smaller deadlines and costs is demanding from the toolmakers to customize and enhance their fabrication processes. One of the ways to achieve that is by improving their electrode machining, since this process will affect directly in the result of the dimensional precision and production time of the mold. The usage of graphite as raw material for electrodes is known to be highly satisfactory since the graphite has the advantage of machining faster and allowing a great variety of geometrical forms, however, its main disadvantage is that the graphite also has a high level of wearing during the machining process. The cutting edge preparations are used in order to reduce the effects of this problem, increasing the durability of the tools. In that interest, this paper has researched the effect of edge preparations on the wear of tools with polycrystalline diamond coating (PCD), in the milling of graphite electrodes. Therefore, experimental tests were performed with untreated tools, tools polished with abrasive brushes and tools treated by the polishing method with drag finishing. The tests consisted in machining electrodes with defined parameters and checking the wear generated on the cutters every 200 meters of machined length. Analysis of roughness, characterization of the tools after the treatments, characterization of the media and the brush used in the polishes and characterization of the machined graphite were also performed. The findings indicate that the edge preparation results in modifications on the coating surface, reducing the roughness value by a mean of 23%, and in the case of drag finishing process, a variation of the values reduction, since this process is more reliable and reproducible. The media and brush characterization indicated the silicon presence as an abrasive material, which may characterize a silicon carbide material. With regard to the tools wear, due to their life curve, gains such as reduction of flank wear and a length-machined increase of up to 63% were noticed, in comparison to the original tools. All tools passed through Stages I and II of Wear Curve, and did not reach Stage III, known as Catastrophic Wear. Abrasion was, apparently, the most present wear mechanism in the process, presenting as characteristics the flank wear, crater wear and notch wear. In conclusion, the two polishing processes showed gains and demonstrated their potential to be applied in tools production.

O objetivo do trabalho foi investigar experimentalmente os efeitos de um motor de ignição por compressão operando no modo bicombustível, diesel-etanol. Os experimentos foram conduzidos com um motor mono cilíndrico acoplado a um dinamômetro à plena carga, variando sua rotação de 1800 a 3000 rpm a cada 200 rpm. Etanol hidratado foi injetado na admissão de ar do motor, representando taxas de substituições de 11,5 a 52,3% em energia. Os experimentos resultaram em uma redução máxima de 69% no índice de fumaça, reduções nas emissões de CO, CO2, e nas temperaturas dos gases de escape. Um aumento máximo em torno de 26,2% foi observado na eficiência térmica e 22,9% na eficiência exergética. Em contrapartida, houve aumento nas emissões de HC e no consumo específico total. Nas curvas de torque e potência não foram notadas mudanças significativas quando injetado etanol. Os resultados foram satisfatórios, mostrando a viabilidade do uso do etanol, como um combustível renovável e alternativo em motores de ignição por compressão The main aim of this work was to investigate experimentally the effects of a compression ignition engine operating in dual fuel mode, diesel-ethanol. The experiments were conducted in a single-cylinder engine coupled to a dynamometer at full load from 1800 to 3000 rpm. Hydrous ethanol was injected at the engine intake manifold by a port fuel injector, representing ethanol substitution rates from 11.5% to 52.3% in energy. The experiments resulted in maximum decrease in the smoke index about 69% and reductions in emissions of CO, CO2 and exhaust gas temperatures. A maximum increase of 26.2% was observed in thermal and 22.9% in exergy efficiency. Nevertheless, an increase in HC emissions and total specific fuel consumption was noted. No significant changes were observed in the torque and power curves. The results were satisfactory, showing the feasibility of using ethanol as a renewable and alternative fuel in ignition compression engines.

A utilização de termoplásticos reforçados em peças técnicas, produzidas pelo processo de injeção, tem crescido, alcançando destaque na indústria de transformação polimérica. No presente estudo, dois diferentes materiais (Lanxess e Technyl) de poliamida (PA 6) reforçados com 30% em massa de fibra de vidro foram experimentados em distintas condições de processamento, como: diferentes métodos de hidratação (Wet Pack e Imersão nas condições, imediata e após 24 horas) e temperatura de molde a 60 °C e a 80 °C na injeção. Buscando definir o melhor desempenho de matéria-prima, e as condições de hidratação que propiciassem maior tenacidade e resistência do componente mecânico na junção de maca, corpos de prova foram produzidos por injeção nas condições citadas. Como caracterização, foram realizados ensaios mecânicos de resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao impacto e por análise térmica, Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Nesse sentido, com o auxílio de estudo estatístico das comparações múltiplas, via ANOVA-Fisher, concluise que o método de hidratação Wet Pack não é indicado, pois as amostras apresentaram baixa tenacidade. Os ensaios de DSC não apontaram diferenças significativas no grau de cristalinidade das amostras hidratadas nas temperaturas de molde de 60 °C e 80 °C. A análise da tenacidade e os ensaios de resistência à tração e flexão evidenciaram que a melhor condição de hidratação foi por imersão após 24 horas, e a resistência ao impacto apontou a condição de hidratação por imersão imediata como a melhor. Comparativamente, a matériaprima da marca Lanxess mostrou propriedades superiores ao material da marca Technyl no ensaio de resistência ao impacto e tenacidade. Conclui-se então, que foi possível definir as melhores condições de processamento para maximizar a tenacidade do componente junção de macas, indicando o compósito Lanxess injetado na temperatura de molde 80 °C e hidratado por imersão imediata ou após 24 horas com o melhor desempenho. Bolsa de Desenvolvimento Tecnologia e Inovação The use reinforced thermoplastics in technical parts, produced by the injection process, has grown, reaching prominence in polymer transformation industry. In this study, two different materials (Lanxess and Technyl) made of polyamide (PA 6) reinforced with 30% by mass of glass fiber were tested in different processing conditions, such as: different methods wetting (Wet Pack and Immersion in the conditions, immediate and after 24 hours) and mold temperature at 60 ° C and 80 ° C in the injection. Aiming to define the best performance of raw material, and hydration conditions that provided greater toughness and strength of the stretcher junction mechanical component, test specimens were produced by injection under the mentioned conditions. As characterization, mechanical tests of tensile strength, flexural strength, impact strength and thermal analysis by Exploratory Differential Calorimetry (DSC), were performed. In this sense, with aid statistical study of multiple comparisons, by ANOVAFisher, it was concluded that the Wet Pack hydration method is not indicated, since the samples presented low tenacity. The DSC assays did not show significant differences in crystallinity degree of the hydrated samples at mold temperatures of 60 ° C and 80 ° C. Tenacity analysis and tensile and flexural strength tests showed that the best hydration condition it were by immersion after 24 hours, and the impact strength indicated the immediate immersion condition as the best. Comparatively, raw material Lanxess brand showed upper properties to the material Technyl brand in impact strength test and toughness. It was possible to conclude the best processing conditions to maximize the stretcher junction component strength, indicating the Lanxess composite injected at mold temperature 80 ° C and hydrated by immediate immersion or after 24 hours as best process.

Neste trabalho, foi realizada a moagem a úmido de pó de sílica (quartzo) até o nível de nanopartículas. Foi estabelecida uma estratégia de trabalho na qual um máximo de eficiência é alcançado. A eficiência de moagem está relacionada com o menor tamanho de partícula obtido, com a menor energia consumida, em um menor tempo de moagem, com consequente menor custo. O método de trabalho adotado inicia com a escolha do equipamento mais adequado para as faixas de tamanho de partícula inicial e final. Dentre um universo de sistemas de moagem existentes, estabeleceu-se uma fronteira de moagem, onde dois tipos de moinho foram selecionados: o moinho de bolas e o moinho agitador de esferas. Foi determinada a energia específica para cada sistema de moagem utilizado, bem como o tempo de moagem. Foi demonstrado como o tamanho de partícula varia em função da energia específica consumida, bem como os principais parâmetros do processo que influenciam nessa relação. Os resultados obtidos (curvas de moagem) mostraram concordância com o modelo matemático de Kwade; Blecher; Schwedes, 1996. Fez-se então um estudo comparativo da energia específica e do tempo de moagem do moinho de bolas e do moinho agitador de esferas, sendo que o moinho agitador de esferas apresentou os melhores resultados. O tempo de moagem foi de 1 h e a energia específica consumida de 2.500 kJ/kg, contra 60 h e 200.000 kJ/kg no moinho de bolas, para um mesmo tamanho final de partícula de 600 nm. Foram identificadas as variáveis mais importantes, em moagem de alta energia, em moinhos agitadores de esferas. A fim de descrever o processo de moagem e otimizá-lo, foram utilizados os parâmetros fundamentais “energia de stress” (stress energy), e energia específica. Por meio de análise econômica, foram obtidos os custos energéticos mínimos para três diferentes velocidades de moagem (e diferentes potências): R$ 2,00/kg e R$ 6,00/kg, a 4000 rpm, para tamanho final de partícula requerido de 300 nm e 150 nm, respectivamente. Após 5,5 h de processo, foi identificado um tamanho de partícula com limite aparente de moagem de 133 nm. A busca da eficiência energética foi o principal foco desta pesquisa, diferentemente da maioria dos trabalhos anteriores, que focaram na busca da menor partícula. Com a manipulação do pH da suspensão aumentou-se a eficiência de moagem em ~18%, principalmente pelo aumento das forças repulsivas entre as partículas de quartzo e as esferas de zircônia. A dependência da área superficial específica das partículas foi investigada, em função da energia específica consumida, mostrando-se que o processo de moagem coloidal é linearmente proporcional a esta grandeza. Após 3 horas de moagem, foi atingida uma área superficial específica de 30 m2/g, o que corresponde a uma área específica até 3 vezes maior do que os valores disponíveis na literatura. O diâmetro esférico equivalente de 75 nm foi obtido para essa área superficial específica. Este diâmetro equivalente representa e caracteriza o conjunto de partículas que possuem esta área de superfície específica e serve como indicador da eficiência de moagem. In this research, wet milling of silica powder was carried out up to nanoparticles level. A work strategy has been established in which maximum efficiency is achieved. The grinding efficiency is related to the smaller particle size obtained, with the lower energy consumed, in a less time of grinding, with consequent lower cost. The adopted work method begins with the selection of the most suitable equipment for the initial and final particle size range. Among a universe of existing grinding systems, a grinding border was established, where two types of mill were selected: the ball mill and the stirred media mill. Specific energy was determined for each milling system used, as well as milling time. It has been shown how the particle size varies according to the specific energy consumed, as well as the main parameters of the process influence in this relation. The results obtained (milling curves) showed agreement with the mathematical model of Kwade; Blecher; Schwedes, 1996. A comparative study of specific energy and grinding time, between the ball mill and the stirred media mill was performed, and the stirred media mill showed the best results. The grinding time was 1 h and the specific energy was 2.500 kJ/kg, against 60 h e 200.000 kJ/kg in ball mill, for the same final particle size of 600 nm. The most important variables, in high energy grinding, in stirred media mills, were identified. In order to describe the milling process and to optimize it, the fundamental parameters "stress energy" and specific energy were used. By means of economic analysis, the minimum energy costs for different grinding speeds (and different powers) were obtained: R$ 2,00/kg and R$ 6,00/kg, at 4000 rpm, for the final particle sizes required of 300 nm and 150 nm, respectively. After 5,5 h of process, an apparent grinding limit of 133 nm was identified. The search for energy efficiency was the main focus of this research, unlike most previous studies, which focused on the search for the smallest particle. By manipulating the suspension pH, the milling efficiency was increased by ~ 18%, primarily by increasing the repulsive forces between the quartz particles and the zirconia beads. It was investigated the dependence of the specific surface area of the particles as a function of the specific energy consumed, showing that the colloidal grinding process is linearly proportional to this magnitude. After 3 hours of milling, a specific surface area of 30 m2/g was reached, corresponding to a specific area up to 3 times higher than the values available in the literature. The equivalent spherical diameter of 75 nm was obtained for that specific surface area. This equivalent diameter represents and characterizes the set of particles that have this specific surface area and serves as an indicator of milling efficiency.

Com desenvolvimento significativo da indústria aeronáutica, naval e automotiva a partir de 1960, houve a necessidade de diminuir peso, juntamente com a melhora de propriedades como resistência mecânica, controle de vibrações, aumento de resistência a agentes químicos, etc. É neste contexto que surgem os materiais compostos por laminados modernos, utilizados como uma primeira tentativa para projetar novos materiais a partir da combinação em escala macroscópica de duas ou mais matérias simples. Juntamente com o desenvolvimento de materiais de alto desempenho, obtidos por empilhamento de compostos laminados, tornou-se necessário o desenvolvimento de novas teorias capazes de modelar adequadamente as tensões cisalhantes responsáveis pelos acoplamentos interlaminares. Neste sentido as novas teorias aplicadas a modelos macro mecânicos, como, a FSDT (First shear deformation theory) e as teorias cinemáticas cúbicas TSDT (Third shear deformation theory), são as mais adequadas para prescrever o comportamento anisotrópico severo e falhas por delaminação do que a teoria clássica da laminação (TCL) inicialmente desenvolvida para abordar este tipo de problemas. A utilização destas teorias chamadas de alta ordem remonta dos anos oitenta e há inúmeros trabalhos publicados em problemas de placas retangulares e cascas sem restrições cinemáticas ao deslocamento. A partir do exposto este trabalho traz estudos de problemas estáticos de placas circulares e cascas de revolução ortotrópicas obtidas por material composto por laminados. Os modelos numéricos são obtidos utilizando o método de elementos finitos (MEF) com elementos lagrangeanos de alta ordem do tipo ( 0C ) juntamente com as teorias cinemáticas de primeira ordem FSDT (Reissner-Mindlin) e teorias de cinemática cúbica TSDT propostas por Reddy (1984) e Kant et al. (1982). Os estudos apresentados neste trabalho trazem o desempenho das teorias supracitadas na abordagem de problemas como: travamento de cisalhamento e membrana; fenômenos de camada limite e capacidade de aproximar soluções em deslocamento de modelos numéricos tridimensionais. Dentro deste contexto será utilizado para uma das análises um problema motivador que consiste de um reservatório cilíndrico submetido a pressões elevadas. Os resultados apresentados concordam com os exemplos benchmarking trazidos no desenvolvimento do trabalho, representando suas características. With significant development of the aeronautical, naval and automotive industry from 1960, there was a need to reduce weight, along with the improvement of properties such as mechanical resistance, vibration control, increased resistance to chemical agents, etc. It is in this context that the materials composed of modern laminates appear, used as a first attempt to design new materials from the combination on a macroscopic scale of two or more simple materials. Along with the development of high performance materials obtained by stacking laminated compounds, it became necessary to develop new theories capable of adequately modeling the shear stresses responsible for interlaminar couplings. In this sense, the new theories applied to macro mechanical models, such as the First Shear Deformation Theory (FSDT) and the TSDT (Third Shear Deformation Theory) cubic kinetic theories, are the most appropriate to prescribe severe anisotropic behavior and delamination failures The classical lamination theory (TCL) initially developed to address this type of problem. The use of these so-called high-order theories dates back to the 1980s and there are numerous published works on problems of rectangular plates and shells without kinematic restrictions on displacement. From the above, this work presents studies of static problems of circular plates and orthotropic shells obtained by material composed of laminates. Numerical models are obtained using the Finite Element Method (MEF) with high-order lagrangean elements of type ( 0 C ) along with the first-order kinematic theories FSDT (Reissner-Mindlin) and TSDT cubic kinematics theories proposed by Reddy (1984) and Kant et al. (1982). The studies presented in this work bring the performance of the aforementioned theories in the approach of problems such as: shear locking and membrane; Boundary layer phenomena and the ability to approximate solutions in displacement of three-dimensional numerical models. Within this context, a motivating problem consisting of a cylindrical reservoir subjected to high pressures will be used for one of the analyzes. The presented results agree with the benchmarking examples brought in the development of the work, representing its characteristics

Dentre as constantes alterações climáticas que vem ocorrendo ao longo dos tempos, seguramente a que mais preocupa o homem é alteração da temperatura ambiente, provocada principalmente pelo aumento demasiado do consumo de combustíveis fósseis e o desmatamento de florestas nativas, que no Brasil é bastante evidente. Estas práticas influenciam o regime de chuvas e comprometem diretamente a qualidade de vida na Terra. Apesar da água ser fundamental para a manutenção da vida do ser humano, no Brasil, a falta dela causa uma preocupação ainda maior, que é a diminuição da oferta de energia elétrica, uma vez que 70% da geração deste tipo de energia provêm de hidrelétricas. Daí a preocupação cada vez maior em buscar processos mais eficientes do ponto de vista de consumo de energia elétrica. Dentro deste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi evidenciar a possibilidade de ganhos energéticos através da recuperação de energia no ambiente industrial. O trabalho foi realizado em um frigorífico abatedouro de frangos de uma grande empresa de alimentos, que consome em seus processos uma quantidade de energia muito alta e em várias formas. Dos energéticos utilizados neste tipo de indústria, tem-se vapor como um dos insumos mais importantes, sendo gerado em grandes quantidades. Embora, no processo analisado não haja a necessidade de vapor em nenhuma das etapas de beneficiamento do produto final. Neste trabalho é mostrado como o vapor é utilizado no frigorífico estudado, qual a sua finalidade e por que há atualmente, uma dependência tão forte deste recurso. São apresentadas alternativas que foram encontradas para substituição completa deste insumo energético. O trabalho mostrou as alternativas de recuperação de energia e o impulso positivo gerado para obtenção do objetivo principal. Um aquecedor de água utilizando combustível misto (cavaco de madeira misturado a uma porção de 10% em massa de lodo centrifugado de estação de tratamento de efluente da empresa) é proposto, sendo identificado um retorno dos investimentos previstos em 3 anos e 7 meses a uma taxa de financiamento de 14% ao ano. O projeto garantiu o abastecimento de água quente sem a utilização de vapor, a um custo menor, e ainda obteve ganhos ambientais relevantes, que foi a redução de 23,7% no consumo de biomassa, e a utilização no aquecedor de 60 toneladas por mês de material rejeitado do processo industrial. From among the constants climatic changes that has been occurring throughout the ages, undoubtedly the what worries man is temperature variation, caused mainly by the increase far too consumption of fossil fuels and deforestation of native forests, which in Brazil is quite evident. These practices influence the rainfall and directly affect the quality of life on Earth. Although water is essential for the maintenance of human life, in Brazil, the lack of water brings an even greater concern, which is the reduction of electricity supply, because 70% of the generation this type of energy are derived from hydropower. Hence, the growing concern in seeking more efficient processes from the point of sight of energy consumption. In this context, the objective of this work is to demonstrate the possibility energy saving through energy recovery in the industry. The study was conducted in a poultry slaughterhouse of a large food company that uses in its processes a very high amount of energy and in various forms. The energetic used in this type of industry, it has been steam as a major input, being generated in large quantities. Although, the analyzed process there is no need to steam in any of the manufacture steps of the final product. In this work it is shown as the steam is used in the slaughterhouse studied, for what purpose and why there is currently so strong dependence on this resource. Presented are alternatives that have been found for complete replacement of this energy input. The work showed the alternatives of energy recovery and the positive impulse generated to obtain the main objective. A water heater using mixed fuel (wood chip mixed with a 10% by mass portion of dried sludge from the company's effluent treatment plant) is proposed, with a return on investment of 3 years and 7 months at a financing rate of 14% per year. The project guaranteed the supply of hot water without the use of steam, at a lower cost, and also obtained significant environmental gains, which was the reduction of 23.7% in biomass consumption, and the use in the heater of 60 tons of material rejected from the industrial process.

Esta dissertação tem como objetivo apresentar e verificar uma série de métodos de análise numérica não convencional em relação ao método de elementos finitos (MEF) utilizado comercialmente. Inicialmente é realizada uma revisão bibliográfica para posterior construção do referencial teórico. Dentre os itens abordados neste referencial teórico estão uma breve descrição e histórico de vasos de pressão, método MEFG (Elementos Finitos Degenerados), o método H-FEM (Elementos Finitos de Hermite), método Stable GFEM (Metódo de Elementos Finitos Generalizados com Estabilização) e o método FEM B-Spline (Método de Elementos Finitos B-Spline). No referencial teórico é construído todo equacionamento de cada método numérico para posterior programação de cada um no programa Matlab®. Os resultados gerados abordam os estudos dos efeitos de travamento devido ao esforço cisalhante sobre a primeira frequência natural em placas circulares, análise dos efeitos de regularidade dos espaços de aproximação obtidos segundo os métodos citados anteriormente, estudo do erro relativo das frequências naturais em relação à solução de referência para um intervalo definido por 50% dos primeiros modos aproximados numericamente e estudos dos efeitos de vibração forçada produzido por forças de impulso aplicadas no plano de simetria radial de cascas de revolução cilíndricas e esféricas. This dissertation has as objective presents and checks a series of non-conventional methods for numerical analysis in comparison with the finite element method (FEM) applied commercially. Initially is performed a bibliographic revision for a posterior building of theoretical reference. Among the approached items of this theoretical reference are a quick description and history about pressure vessels, GFEM method, H-FEM method, Stable GFEM method and FEM B-Spline method. On the theoretical reference is built all equation basis of each method for posterior programming of each one in the software Matlab®. The generated results approaches the studies of locking due shear forces in circular plates under the first natural frequency, analysis of approximation spaces regularity obtained according to the methods cited before, study of relative error of natural frequencies than the reference solution for an interval of 50% of first modes numerically approximated and studies of effects due forced vibration generated by impulse forces applied in the radial symmetric plan of cylindrical shells and spheres.

Este trabalho estudou o efeito de tratamentos de gume e a interação com a aplicação de mínima quantidade de lubrirrefrigerante (MQL) sobre a integridade superficial da peça e desgaste no fresamento. A necessidade de alta produtividade das industrias aliada a alta eficiência que estas necessitam impulsionam avanços tecnológicos na área da usinagem. Processos de tratamento de gume vem para atender estas necessidades, aumentando a durabilidade e confiabilidade das ferramentas. Por outro lado, a necessidade de economia em fluidos de usinagem, sem perder em desempenho impulsiona a utilização de alternativas como o MQL. Tanto o tratamento de gume quanto a utilização de MQL na usinagem acabam impactando no processo. Estes apresentam ligação com mudanças na qualidade superficial e desgaste, como também em aspectos econômicos do processo. Com estes pontos em vista foram realizados ensaios experimentais utilizando fresas tratadas pelo método de acabamento por arraste e polimento com cerdas abrasivas. Os experimentos também avaliaram a aplicação de MQL com e sem aditivos de extrema pressão. Os ensaios consistiram em gerar superfícies, retratando diferentes estágios de vida da ferramenta. Foram realizadas, nas ferramentas, análises da rugosidade, textura e características dimensionais das ferramentas após os tratamentos. A textura e a rugosidade na seça foram analisadas em diferentes estágios da vida da ferramenta. Por fim, deformações plásticas e dureza por micro endentação no corpo de prova foram medidas para um estágio intermediário da vida da ferramenta. Os resultados apontam que os tratamentos resultam em características distintas na ferramenta. Tanto os tratamentos como a aplicação de MQL apresentaram influência significativa sobre a textura, rugosidade e camada afetada, assim como sobre o desgaste. As ferramentas que passaram pelo polimento apresentaram boa estabilidade quanto utilizadas com MQL, alcançando um comprimento usinado até 20% superior em comparação com as ferramentas originais usinando a seco. Bolsa Empresa, BE. This work studied the effect of edge preparation and its interaction with minimum quantity of lubricant (MQL) application over the surface integrity of the workpiece and wear in milling. The necessity of high productivity of the industry allied with high efficiency that they need drives technological advances in the machining area. Edge preparation processes come to attend those needs, increasing the durability and reliability of the tools. Moreover, the necessity for economy in metalworking fluids, without losing in performance impels the use of alternatives such as MQL. Both the edge preparation and the use of MQL in machining end up impacting the process. These have connection with changes in surface quality and wear, as well as on economic aspects of the process. In regarding of this, experimental tests were conducted by using tools treated with drag finishing and polishing with abrasive brushes. The experiments also evaluated the use of MQL with and without extreme pressure additives. The tests consisted in generating surfaces, picturing different stages of the tools life. Roughness analysis, texture and dimensional measurements of the tools were performed after treatment. Texture and roughness on the workpiece were analyzed at different stages of the tool life. Finally, microhardness and plastic deformation were measured on the workpiece for an intermediate stage of tool life. The results show that the treatments result in different characteristics on the tool. Both treatments as the application of MQL have significant effect on the texture, roughness and affected layer as well as on the wear. The tools that went trough polishing presented good stability when used with MQL, reaching a machining length up to 20% higher in comparison with the original tools in dry milling.

Filmes de diamond like carbon (DLC) apresentam uma combinação única de propriedades, como alta resistência ao desgaste e ultra-baixo coeficiente de atrito. Porém, sua aplicação de forma mais difundida para melhorar a eficiência energética na indústria automobilística ainda é negligenciada devido à baixa adesão desse material em aço e também porque o mercado ainda não aceita o patamar atual de preço das tecnologias para solucionar esse problema. Adesão satisfatória do DLC em aço pode ser alcançada por meio de intercamadas nanométricas contendo silício, que são particularmente benéficas para a diminuição do alto stress compressivo que contribui para a delaminação do filme no substrato. A intercamada viabiliza a adesão do DLC em aço devido à formação de duas interfaces com ligações químicas diferentes e complementares. Intercamadas de Si foram depositadas em diferentes temperaturas, de 50 °C a 500 °C a partir de uma mistura hexametildisiloxano (HMDSO)/Ar e o filme de DLC foi depositado a 80 °C a partir de C2H2 por uma técnica DC-PECVD de baixo custo assistida por confinamento eletrostático. As análises da microestrutura e o mapeamento químico foram realizados por MEV e EDS, respectivemante. O perfil químico em função da profundidade realizado por GD-OES. Dureza e cargas críticas foram determinadas por ensaios de nanoindentação e nanoscratch. Resultados mostram melhor adesão à medida que se aumenta a temperatura de deposição da intercamada de SiCx:H. Com o aumento da temperatura ocorre a remoção de H e O, tornando a intercamada cada vez mais inomogênea, com C concentrado na interface externa, a-C:H/SiCx:H e Si na interface interna, SiCx:H/Aço. Essa reestruturação permite a formação de maior quantidade de ligações C-C, mais fortes do que Si-C, na interface externa, a-C:H/SiCx:H. No interior da intercamada, a remoção de H e O permite que ocorra difusão de C para dentro da intercamada durante a deposição do filme de a-C:H. Consequentemente se formam mais ligações Si-C, o que reduz o stress compressivo da intercamada, beneficiando a adesão. Finalmente, um modelo atomístico é proposto para explicar os mecanismos de ligação e descolamento do DLC. Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies Diamond-like carbon thin films (DLC) show a unique combination of properties such as high wear resistance and ultra-low friction. However, a widespread use regarding energy efficiency issues in the automobile industry is neglected due to the poor adhesion of DLC on steel and/or expensive technologies. DLC adhesion on steel can be achieved by nanometric bonding interlayers containing silicon, which are particularly beneficial to mitigate the high compressive stress and the thin film mismatching, promoting stronger chemical bonds between the interfaces. The Si interlayers were deposited at different temperatures from 50 °C to 500 °C from a hexamethyldisiloxane (HMDSO)/Ar mixture and the DLC was deposited at 80 °C by a low-cost pulsed DC-PECVD technique assisted by electrostatic confinement. The microstructure and chemical mapping was analyzed by SEM and EDS. The chemical depth profiling was performed by GD-OES. Hardness and critical loads were analyzed by nanoindentation and nanoscratch tests. Results show better adhesion as substrate temperature is raised during the SiCx:H interlayer deposition process. As the deposition temperature is raised, H and O are removed from the structure, making the interlayer more inhomogeneous, with C concentrated on the outermost interface, a- C:H/SiCx:H and Si on the innermost interface, SiCx:H/Steel. This restructuring allows the formation of a higher quantity of C-C bonds at the outermost interface, which are stronger than Si-C bonds. Also, the removal of H and O allows C atoms to diffuse into the interlayer during the a-C:H coating deposition process. Consequently, more Si-C bond are formed on the bulk of the interlayer, reducing compressive stress and, thus, improving the adhesion of the a-C:H film. Finally, an atomistic model is proposed in order to explain the DLC bonding and debonding mechanisms.

Este trabalho dedica-se à caracterização das superfícies geradas durante as diferentes etapas do processo de polimento com rodas flap e buffing. O mesmo foi concebido tendo como base uma situação real de substituição de um processo de manufatura manual por um processo mecanizado. A mecanização do processo é importante, uma vez que os custos envolvidos de mão de obra e material são elevados, assim como os custos relacionados à rejeição de um componente nesta etapa de fabricação, devido ao valor já agregado ao mesmo. Devido à pouca informação disponível na literatura especializada sobre esses processos, foi constatado que a verificação dos elementos que compõem as superfícies geradas pelos processos é de fundamental importância para o entendimento dos mesmos. Com base nisso, foram estudadas as superfícies geradas durante as diferentes etapas que compõem o processo de polimento, de forma manual e mecanizada. As etapas consistem no polimento com o uso sequenciado de rodas flap com granulometria mesh P180, P240 e P320 e, por último, a etapa de buffing. Foram utilizados para a caracterização da superfície usinada: microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-EC), medição de rugosidade e medição de parâmetros de área superficiais (tridimensionais). Os resultados possibilitaram a identificação dos elementos que compõem a superfície, bem como a identificação das modificações da mesma durante cada etapa do processo de polimento. As medições dos parâmetros indicam diminuição da rugosidade a cada etapa do processo de polimento por rodas flap. Também sugerem que a superfície passou a apresentar picos mais agudos e vales mais rasos com a progressão do processo. Também foi possível comparar as superfícies geradas de forma manual e mecanizada. A última apresentou uma menor dispersão dos parâmetros medidos. A superfície final, gerada pelo processo de buffing, é equivalente para os processos mecânico e manual. No entanto, a medição dos parâmetros não apontou diferenças entre a superfície gerada por buffing e rodas flap 320, apesar de haver diferença visual entre ambas. Os resultados sugerem que isso esteja relacionado com a escala de atuação do processo de buffing, que atua numa escala inferior à detectável pelos métodos de medição utilizados. This work was aimed to the characterization of surfaces generated during the different stages of the polishing process with flap wheels and buffing. The process was designed based on a real situation of replacing a manual manufacturing process by a mechanized process. The mechanization of the process is important, due the high costs involved with labor and material, as well as costs related to the rejection of a component in this manufacturing stage, due to already added value to it. Due to the limited information available in specialized literature, it was found that the verification of the elements that compose the surfaces have a fundamental importance for the understanding of these processes. Based on this, the surfaces generated during the different stages that compose the manual and mechanized polishing process were investigated. The steps consist of polishing with the use of sequenced flap wheels with mesh P180, P240 and P320, ending with the buffing process. It was used for characterization: Field Emission Scanning Microscopy (FESEM), roughness measurement and surface area measurement parameters (three-dimensional). It was possible to identify the surface details, as well as changes of the same during each step of the polishing process. The parameters measurement indicates a decrease in roughness at each stage of the flap wheels polishing process. They also suggest that the surface began to show sharper peaks and shallower valleys with the progression of the process. It was also possible to compare the surfaces generated manually and mechanically. The latter exhibited a lower dispersion of the measured parameters. The final surface, generated by the buffing process is equivalent to the mechanized and manual processes. However, measurement of the parameters showed no differences between the surfaces generated by buffing and flap wheels 320 mesh, although there are differences between them. The results suggested that this difference it is related to the buffing process operation scale, which operates on a lower scale than detectable by measuring methods used.

O fenômeno de atrito ainda não possui um entendimento em termos fundamentais. Tal compreensão poderia contribuir no esclarecimento da dissipação de energia por atrito durante a interação entre os átomos de duas ou mais superfícies ao longo de um contato. Essa interpretação para pequenas escalas pode levar ao desenvolvimento de novos materiais, ou mesmo a avanços em materiais já existentes e ainda na engenharia de superfícies, visando uma melhor eficiência energética de componentes para diversas finalidades. Com foco nas leis fundamentais do atrito, neste trabalho investigou-se quantitativamente o comportamento do atrito nas camadas mais externas do aço AISI 1045. Para isso, as superfícies do mesmo foram nitretadas e pós oxidadas à plasma, gerando diferentes nanocamadas de óxido, as quais variaram de 0 a 408 nm. Para a caracterização morfológica foram empregadas técnicas de microscopia de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES). A determinação das estruturas cristalinas presentes nas camadas superficiais das amostras foi obtida por difração de raios X (DRX) em ângulo rasante. Como resultado, foi observado que a camada nitretada é composta de nitretos γ’-Fe4N e ε-Fe2-3N, enquanto que as camadas superficiais das amostras oxidadas são compostas apenas por Magnetita (Fe3O4) com espessuras nanométricas. O coeficiente de atrito, ou do ingês, coefficient of friction (CoF), além dos dados de rugosidade e módulo elástico reduzido foram obtidos por ensaios de nanoindentação. Foi evidenciado que propriedades como dureza e rugosidade das amostras analisadas não mudam fortemente, dentro da incerteza experimental. No entanto, quando comparadas as amostras oxidadas com a somente nitretada foi observado que o coeficiente de atrito diminui quando a superfície contém a fase magnetita. Porém, comparando apenas as amostras oxidadas o CoF não variou com a espessura das nanocamadas do óxido. Com isso, pode se inferir que o comportamento do atrito é influenciado pela mudança físico-química da superfície (nitrogênio versus oxigênio, nitretos versus magnetita). Os resultados experimentais podem ser explicados com base em modelos de dissipação de energia por fônons. Os referidos modelos relacionam os modos de frequência vibracionais dos átomos presentes na superfície com o coeficiente de atrito e permitem inferir que em ensaios com indentações de até 200 nm o mecanismo dissipativo (atrito) é iniciado por vibrações locais e não coletivas. CAPES / FAPERGS The friction phenomenon still does not have an understanding in fundamental terms. Such understanding would help clarifying the frictional energy dissipation during the interaction between atoms of two or more surfaces along a contact. This interpretation for small scales could lead to the development of new materials and also to advances on existing ones, as well as to advances in surface engineering in order to improve the energy efficiency of components for various purposes. Focusing on the fundamental laws of friction, this work investigated quantitatively the friction behavior on the outermost layers of AISI 1045 steel. For this, the material’s surfaces were nitrided and post-oxidized by plasma treatment, generating different thicknesses of oxide which varied from 0 to 408 nm. For morphological characterization were employed scanning electron microscopy (SEM) and glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES). The determination of crystal structures on the outermost layers were obtained by X-ray diffraction (XRD) at grazing angle. From this, it was observed that the nitrided layer is composed of nitride phases' such as γ’-Fe4N and ε-Fe2- 3N, while the surface of the oxidized samples reveal only a phase constituted of pure magnetite (Fe3O4) with nanometric thickness. Friction coefficient (CoF), roughness and reduced elastic modulus data were obtained by nanoindentation tests. Properties such as hardness, Young's modulus, surface roughness and plasticity index of all samples did not change greatly within the margin of experimental scatter. Comparing the oxidized samples with the just nitrided exhibits a decrease on the friction coefficient when the surface layer contains magnetite. Further, a comparison within the oxidized samples show CoF does not vary with the thickness of oxide. Thus, it can be inferred that the friction behavior is influenced by physical and chemical change of surface (nitrogen vs. oxygen, nitrides versus magnetite). As a consequence, the experimental results can be explained based on energy dissipation models by phonons. The referred models relate the vibrational frequency modes of the atoms present on the surface with the coefficient of friction, allowing to be inferred that in indentation tests with up to 200 nm, the dissipative mechanism (friction) is initiated by local and not collective vibrations.

O carbono tipo diamante (DLC) é um material de revestimento que tem atraído grande interesse devido às propriedades de alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Intercamadas contendo silício são amplamente utilizadas para melhorar a adesão do DLC em ligas ferrosas, embora o fenômeno que gera a adesão ainda não seja bem entendido. Neste contexto, o objetivo desse estudo é compreender claramente os fenômenos físico-químicos e as ligações químicas que são responsáveis pela adesão de filmes de DLC sobre aços, utilizando intercamadas contendo silício produzidas em diferentes condições de processamento. Os filmes foram depositados sobre o aço AISI 4140 por deposição química a vapor assistida por plasma pulsado de corrente contínua utilizando confinamento eletrostático. As intercamadas foram produzidas a partir de tetrametilsilano em diferentes tempos e temperaturas de deposição, e o filme de DLC foi subsequentemente depositado sobre as intercamadas a partir de acetileno, utilizando-se as mesmas condições experimentais para todas as amostras. A estrutura físico-química dos filmes produzidos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de Raios X por dispersão em energia, espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente e espectroscopia Raman. As ligações químicas nas interfaces do sistema aço/intercamada/DLC foram avaliadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X. Por fim, a carga crítica para delaminação dos filmes foi medida por testes de nanoesclerometria linear. Os resultados mostraram que a espessura e a estrutura química das intercamadas são dependentes do tempo e da temperatura de deposição, mas a temperatura foi estabelecida como o parâmetro chave de controle da cinética de reação e de crescimento da intercamada. A intercamada é estruturada como um carbeto de silício amorfo hidrogenado com formação preferencial de ligações Si–C em temperaturas de deposição a partir de 300°C. Para as amostras com intercamada depositada a partir dessa temperatura de transição, a adesão dos filmes de DLC é alcançada, sem delaminação espontânea. A melhora na adesão está associada com as ligações químicas formadas nas interfaces. Enquanto as ligações C–C e Si–C são formadas na interface intercamada/DLC, ligações Si–Fe são formadas na interface aço/intercamada. A presença de hidrogênio e oxigênio residual na estrutura da intercamada prejudica a adesão dos filmes de DLC. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Diamond-like carbon (DLC) is a thin film material that has attracted much attention due to its properties as high wear resistance and super-low friction coefficient. Although silicon-based intermediate layers are employed to enhance the adherence of DLC films on ferrous alloys, the role of such buffer layers is not yet understood in chemical terms. In this context, the aim of this study is to clearly understand the physical-chemical phenomena and chemical bonding guaranteeing the DLC adhesion on ferrous alloys using Si-based interlayers deposited by different process conditions. The films were deposited on AISI 4140 steel by pulsed direct current plasma enhanced chemical vapor deposition assisted by electrostatic confinement. The interlayers were grown from tetramethylsilane at different deposition temperatures and times and the DLC thin film was grown from acetylene with the same experimental conditions for all samples. The physical-chemical structure of the bi-layers produced was evaluated by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, glow discharge optical emission spectroscopy and Raman spectroscopy. The local chemical bonds at the interfaces of the steel/interlayer/DLC structure were evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy. Finally, the critical loads for thin films delamination were measured by nanoscratch testing. The results show that the interlayer thickness and structure are dependent on both deposition time and temperature, but the temperature was established as being the key parameter controlling the reaction kinetic and the interlayer growth. The interlayer is structured as a hydrogenated amorphous silicon carbide alloy with enhanced formation of Si–C bonds at deposition temperatures ≥ 300°C. At such transition temperature of interlayer deposition, adhesion of DLC is reached, with no spontaneous delamination. The improved adhesion is associated with the nature of chemical bonds formed in the interfaces. Whereas C–C and C–Si bonds are formed on the interlayer/DLC interface, the steel/interlayer interface is constituted by Si–Fe bonds. The presence of hydrogen and residual oxygen in the interlayer structure degrades the adhesion of DLC thin films.

Fadiga é uma causa comum de falhas em componentes mecânicos e estruturas metálicas, quando sujeitos a carregamentos dinâmicos, causadas pelo surgimento e propagação de uma trinca de fadiga, sendo a chamada lei de Paris o principal modelo dessa propagação. Esse trabalho teve o objetivo de gerar e avaliar o processo de fadiga para o aço SAE 4140 em diferentes microestruturas, obtidas por meio da realização de tratamento térmico. As cargas dinâmicas, necessárias para a geração da fadiga nos materiais, foram obtidas mediante a utilização da vibração forçada, servindo também como controle do comprimento de trinca por meio da frequência natural, calculada previamente pelo método de elementos finitos (MEF) e verificada experimentalmente para diferentes comprimentos de trinca. Foram realizados 3 tratamentos térmicos distintos, assim como utilizados diferentes níveis de carga, para avaliação do número de ciclos e a taxa de crescimento da trinca de fadiga. Os ensaios foram feitos em corpos de prova normalizados, temperados e revenidos a 600°C e temperados e revenidos a 500°C. Com a utilização da vibração foi possível exercer dois métodos diferentes de aplicação de carga: por deslocamento e força constantes. Com carregamento por deslocamento constante foram obtidos melhores resultados quando comparado com a outra abordagem, pois na medida em que ocorreu a progressão da trinca, as tensões evoluíram com uma menor intensidade. O material temperado e revenido a 500°C teve durabilidade superior, em comparação com os demais tratamentos, independente do método de carregamento. Nos ensaios com deslocamento constante foi possível realizar o cálculo dos parâmetros m e C do modelo de Paris, obtendo-se o valor de 4,44 e 1,51 x 10-13 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m) para m e C, respectivamente, na amostra normalizada. No material temperado e revenido a 600°C os valores foram 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m), enquanto que na amostra temperada e revenida a 500°C foi obtido 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m). Fatigue is a common cause of failures in mechanical components and metal structures when subjected to dynamic loads, caused by the growth of a crack, with the so-called Paris’ law the main model for crack propagation. This work aimed to generate and evaluate the process of fatigue for the AISI 4140 steel in different microstructures, obtained by distinct heat treatments. Dynamic loads, necessary for the generation of fatigue in the material, were obtained by forced vibration, also serving as the crack length control through natural resonance frequency, previously calculated in finite elements (FEM) with experimental verification for different crack lengths. Three different heat treatments were performed, as well as different levels of loadings, to evaluate the number of cycles and the fatigue crack growth rate. Experiments were done with samples in normalized condition, quenched and tempered at 600°C and quenched and tempered at 500°C. With the use of vibration it was possible to apply two different methods of loading: constant displacement and constant force. With the displacement loading was obtained better results when compared to the other approach, since the propagation of the crack occurs, the stresses developed at a lower intensity. The quenched and tempered at 500°C sample had superior durability in comparison with the other heat treatments, regardless of the loading method. With the constant strain loading it was possible to evaluate the Paris’ law constants, m and C. For the normalized sample, the values were 4,44 e 1,51 x 10-13 (mm⁄cycles (MPa√m) m) for m and C, respectively. With the quenched and tempered at 600°C material it were obtained 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m), whereas for quenched and tempered at 500°C the results were 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m).

Efetuou-se, de forma inédita, a avaliação da viscosidade de dois óleos Newtonianos em velocidades distintas de escoamento (1000rpm e 1500rpm) e em função da temperatura (24ºC a 50ºC), através de um método de reologia a laser, que consiste num interferômetro óptico acoplado a um spinner. Para a obtenção dos dados experimentais desenvolveu-se um sistema de aquecimento, o qual foi acoplado ao spinner, garantindo assim a estabilidade térmica durante o processo. Os dados experimentais obtidos através do método de reologia a laser corroboraram com o modelo de Emslie, Bonner e Peck (EBP), considerando que o modelo do coeficiente de determinação múltipla (R²) para o ajuste linear dos dados manteve-se muito próximo a 1. Já em comparação com o método tradicional, que utiliza a imersão de um spindle dentro de um Becker com fluído, e, dentro das incertezas experimentais, obteve-se boa concordância dos dados. Além disso, encontrou-se boa concordância com o modelo de Arrhenius que descreve o comportamento da viscosidade de fluídos em função da temperatura. The viscosity assessment of two Newtonian oil was done in an unprecedented way in different flow speeds (1000rpm e 1500rpm), and as temperature function (24ºC to 50ºC), through a laser rheology method, which consists of an optical interferometer coupled to a spinner. To obtain the experimental data, a heatingsystem was developed, which was coupled to the spinner, thus ensuring the thermal stability during the process. The experimental data obtained through rheology laser method corroborated with the Emslie, Bonner e Parker (EBP) model, in which the coefficient of multiple determination, R² for a linear adjustment was close to 1. Therefore, in comparison to the traditional method and within the experimental uncertainty great data concordance was obtained. Also, great data concordance was found with the Arrhenius model, which describes the behavior of fluids viscosity due to the temperature.

Uma condição do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do aço ABNT 1045, unindo uma tecnologia a um metal muito utilizado na indústria. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como processo de corte. No presente trabalho foram investigados os efeitos da variação da potência de corte, da velocidade de corte e da pressão do gás de assistência na usinagem por laser contínuo de CO2 sobre a qualidade do corte, onde foram realizadas diversas análises utilizando-se a estatística do planejamento experimental. Após a obtenção das amostras foram analisadas a formação de rebarbas, a rugosidade, o perpendicularismo, a zona termicamente afetada, a microestrutura do material e por fim a microdureza da região obtida pelo corte a laser. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental, a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Apesar da complexidade dos efeitos e das interações dos parâmetros envolvidos, os resultados corroboram para que a melhoria do processo de corte a laser do aço ABNT 1045 possa ser factível. A condition of the manufacturing process is the need to get processed parts, characterized by good quality surface finish, low roughness and the conservation of its metallurgical properties. These conditions have motivated the design of this study, in which we selected the materials processing laser for cutting steel ABNT 1045, joining a technology to a metal widely used in industry. Moreover, the versatility and advantages, as well as the overall trend of the industry have become important factors in the use of laser as the cutting process. In the present study investigated the effects of varying the cutting power, cutting speed and pressure of assist gas in machining by continuous CO2 laser on the quality of the cut, where several analyzes were performed using the statistical planning experimental. After obtaining the samples are burrs, roughness, the perpendicularity, the heat affected zone, the microstructure of the material and finally the hardness of the region obtained by laser cutting were analyzed. Based on these data were constructed factorial arrangements, using the methodology of experimental design in order to assess the degree of influence of the parameters and their possible interactions and thus determine their statistical significance. Despite the complexity of the effects and interactions of the parameters involved, the results corroborate that the improvement of laser cut steel ABNT 1045 process may be feasible.

Esta dissertação apresenta o estudo para determinação da redução da potência no chuveiro elétrico quando da utilização da base recuperadora de calor. Ainda, compara os resultados de duas metodologias de avaliação dos ganhos energéticos, em acordo ao estabelecido no Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance (PIMVP), para as ações de troca de chuveiros nas comunidades de baixa renda. A aplicação da proposta comprovou que os resultados de redução de potência para o conjunto chuveiro mais base recuperadora podem ser extrapolados para toda a população que recebe a ação de eficiência energética. Mostrou que as estimativas para o fator de coincidência no período da ponta, que traduzem a utilização do chuveiro, constituem elemento decisivo na determinação da potência retirada no período da ponta. Por fim, a opção de medição e verificação baseada na opção “B” do referido protocolo é mais conservativa e mais assertiva na determinação dos resultados da potência retirada no período da ponta. This dissertation presents a study to determine the power reduction in electric shower when using the heat recovery base. Also, compare the results of two methods of assessing the energy savings in accordance to the provisions of Protocol International Performance Measurement and Verification (IPMVP) for the exchange of shares of showers in low-income communities. The implementation of the proposal showed that the results of power reduction for the whole shower over recuperative base can be extrapolated to the entire population that receives the action of energy efficiency. Showed that the estimates for the coincidence factor at the period, which reflect the use of the shower, constitute decisive factor in determining the power drawn at the period. Finally, the choice of measurement and verification based on the "B" option is more conservative and more assertive in determining the outcomes of power drawn from the period.

Neste trabalho é proposta uma adaptação do método de Mínimos Quadrados aplicado à reconstrução de imagens com Super-Resolução, visando a reconstrução de vídeo (sequências de imagens) em tempo real. Resultados demonstram que a implementação proposta pode apresentar um desempenho melhor que o algoritmo de menor custo computacional da literatura, com um pequeno incremento no número de operações. Por fim, a estrutura proposta sugere viabilidade de análise. De posse de um modelo teórico de comportamento, parâmetros ótimos de projeto podem ser obtidos melhorando ainda mais o desempenho do algoritmo. In this work an adaptation of the Least Squares method applied to Super-Resolution image reconstruction is proposed aiming real time video (image sequences) reconstruction. Results demonstrate that the proposed implementation presents a better performance than the algorithm with the lower computational cost presented in the literature, considering a small increase in the number of operations. Finally, the proposed structure suggests feasibility of analysis. A theoretical model for the algorithm behavior can leads to an optimal parameters design yielding further improvements in the algorithm performance.

Esta dissertação apresenta uma aplicação de algoritmos genéticos na otimização de parâmetros de corte em uma operação de fresamento de topo esférico de planos inclinados, considerando quatro estratégias de usinagem e dois diferentes materiais dos corpos de prova (ABNT P20 e ABNT H13). O objetivo da otimização foi minimizar o tempo de usinagem, e a principal restrição técnica foi a rugosidade das superfícies usinadas. A aplicação proposta apresentou resultados satisfatórios na otimização dos parâmetros de corte, mas houve diferenças significativas nos resultados de rugosidade obtidos no modelo matemático e nos ensaios experimentais de validação. Uma análise das superfícies usinadas demonstrou que a formação das mesmas não ocorreu de forma regular e homogênea, e não foram observadas tendências claras de comportamento com relação às diferentes estratégias e materiais. Também foi observada a significativa influência de instabilidades dinâmicas durante a usinagem, cujos efeitos não são considerados no modelo matemático aplicado no problema de otimização, o que explica as diferenças observadas entre os resultados de rugosidade computacionais e experimentais. This dissertation presents an application of genetic algorithms in the optimization of cutting parameters on a ball end milling operation of inclined planes, considering four machining strategies and two different materials of the workpieces (ABNT P20 and ABNT H13). The objective of the optimization was to minimize the machining time, and the main technical restriction was the roughness of the machined surfaces. The proposed application presented satisfactory results in the optimization of cutting parameters, but significant differences occurred between the roughness results obtained with the mathematical model and in the experimental validation. An analysis of the machined surfaces has shown that the formation of the surfaces did not occur on a regular and homogeneous way, and no clear trends with respect to different strategies and materials were observed. The significant influence of dynamic instabilities during machining was also observed, whose effects are not considered in the mathematical model applied to the optimization problem, which explains the differences observed between the results of computational and experimental roughness.

A engenharia de superfície tem buscado atender a demanda da indústria por ferramentas, peças e outros componentes com maior vida útil e resistência frente ao desgaste, utilizando como revestimentos protetores, materiais cujas propriedades mecânicas, tribológicas e físico-químicas, tais como dureza, atrito, desgaste, resistência à corrosão e à oxidação, entre outras podem ser otimizadas. Uma das condições que podem influenciar diretamente essas propriedades é o tipo de estrutura do revestimento, bem como a temperatura do substrato durante a deposição dos filmes. Neste trabalho foram estudados revestimentos compostos por multicamadas de CrN/Si3N4 depositados sobre substrato de silício (001) a uma temperatura de 300 °C, variando-se a espessura do período da bicamada entre 2 e 10 nm. Diversas técnicas de caracterização físico-química foram utilizadas. Como caracterização de propriedades mecânicas, foi utilizado nanoindentação. Os filmes de camadas individuais produzidos apresentaram razões de Cr/N de 1,02 ± 0,05 e de Si/N de 0,74 ± 0,03, ou seja, estequiométricos e livres de contaminantes. Para CrN atingiu-se uma dureza de 12 GPa, já para Si3N4, 26 GPa. Os parâmetros de deposição para os quais as camadas individuais alcançam durezas próximas ao máximo (12 a 15 GPa para CrN e 18 a 22 GPa para Si3N4) também contribuem para o aumento de dureza, objetivo deste trabalho. Dos períodos de multicamadas avaliados a dureza máxima (34,6 ± 1,27 GPa) foi atingida para um período de 4 nm, representando um aumento de 40% em relação ao Si3N4. Os resultados da caracterização físico-química das amostras apresentam formação efetiva de uma estrutura de multicamadas e permitiram determinar as espessuras de ordem nanométrica, a distribuição dos elementos em profundidade, as ligações químicas presentes na amostra, assim como interfaces abruptas. Além disso, o CrN tem estrutura cristalina e o Si3N4, essencialmente amorfo, satisfazem uma condição prevista na literatura de aumento de dureza pelo mecanismo de travamento das discordâncias nas interfaces cristalino-amorfo. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Surface engineering has been searching to attend the industrial demand for tools, parts and other components with larger lifecycles and higher wear resistance, by means of protective coatings whose mechanical, physical-chemical and tribological properties, such as hardness, friction, wear and corrosion and oxidation resistance can be optimized. One of the conditions that can influence directly these properties is the type of structure of the coating, as well as the temperature of the substrate during film deposition. In the present work were studied coatings composed by CrN/Si3N4 multilayers depositated on silicon substrate (001) at a temperature of 300°C, with varying bilayer periods between 2 and 10 nm. Several physicalchemical characterization techniques were used. Mechanical properties were assessed by nanoindentation tests. Films produced with single layers presented Cr/N ratio of 1.02 ± 0.05 and Si/N ratio of 0.74 ± 0.03, thus being considered stoichiometric and free from contaminants. CrN films attained 12 GPa hardness and Si3N4 films attained 26 GPa. Deposition parameters in which the single layers attained hardness values near to the maximum also contributed to the hardness increase, aim of this work. Amongst the multilayer periods evaluated, maximum hardness (H = 34.6 ± 1.27 GPa) was attained for a period of 4 nm, representing an increase of 40% in relation to Si3N4. Physical-chemical characterization techniques evinced the effective formation of a multilayer structure and enabled the determination of nanometric scale thicknesses, the distribution of elements as a function of depth, the chemical bonds present in the sample, as well as the steep interfacial characteristic. Furthermore, due to CrN crystalline structure and Si3N4 which is essentially amorphous, a condition predicted in the literature was satisfied, that is, the increase in hardness by the blocking of dislocation motion mechanism in crystalline-amorphous interfaces.

Revestimentos antirrefletores no vidro tem sido objeto de estudo de grande parcela da comunidade científica e tecnológica para obtenção de alta transmitância óptica em sistemas ópticos e, sobretudo para melhorar a eficiência em muitas aplicações, tais como painéis de células solares, telas de exibição de vídeo, pára-brisas de automóveis, óculos e janelas de edifícios. Mais recentemente, superhidrofobicidade tem apresentado crescente interesse para diversas áreas, tais como roupas repelentes a água, superfícies metálicas e microfluido. Neste trabalho, combinamos superhidrofobicidade e antirreflexão à autolimpeza e transparência. Essas propriedades são obtidas pela combinação em multiescala de topologia de superfície baseada na deposição de nanopartículas de sílica (SNPs), revestimentos de índice gradual e revestimentos interferométricos, utilizando politetrafluoroetileno (PTFE), em três rotas. Na primeira rota com apenas uma camada (vidro/SNPs), as amostras apresentaram um ângulo de contato (WCA) de 161°±2° com alto valor de histerese angular e pouca antireflexão. Na segunda rota com duas camadas (vidro/SNPs/PTFE), as amostras apresentaram um WCA de 169°±2° com baixo valor de histerese angular e com melhor antireflexão. Na terceira rota, composta por três camadas (vidro/SNPs/aerogel/PTFE), as amostras apresentaram um WCA de 158°±2° com baixo valor de histerese angular (