dc.contributor.author | Santos Junior, Tiago dos | |
dc.date.accessioned | 2020-11-23T10:32:31Z | |
dc.date.available | 2020-11-23T10:32:31Z | |
dc.date.issued | 2020-11-03 | |
dc.identifier.citation | SANTOS JUNIOR, Tiago dos. Cerâmicas refratárias macroporosas derivadas de espumas ultraestáveis estabilizadas com partículas cerâmicas. 2020. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13475. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13475 | |
dc.description.abstract | Innovation on materials for heat conservation in high-temperature industrial
processes is seen as an important strategy for Energy Efficiency. Fundamental
studies can support the development of these materials and the adoption of
processing routes resulting in lower environmental impact should be considered
to produce them. This thesis presents the development of Al2O3-based refractory
macroporous ceramics prepared by direct foaming with the help of mechanoquantum
simulations. Liquid foams stabilised with Al2O3 particles were developed
after partial hydrophobisation of their surfaces with nontoxic amino acids. These
foams attained extended lifetime and were stable for more than 100 hours. To
produce solid samples derived from them, a binder based on calcium aluminate
cement was developed based on mechano-quantum simulations. This binder is
comprised of an aqueous suspension of calcium aluminate particles stabilised by
gluconate, a non-toxic molecule. The hydration reactions of calcium aluminates
were reactivated with a weak organic acid and allowed the production of solid
samples with elevated porosity (≥ 70%) and cold crushing strength reaching 30
MPa after thermal treatment. Also, the in situ formation of a phase with lower
volumetric density was studied to counteract the volumetric shrinkage of solid
samples after firing. Calcium carbonate was used and, after processing at 1600°C
for 5 hours, calcium hexaluminate (CA6) was identified. The formation of this
phase helped to reduce the linear shrinkage from values close to 19% down to
4% maintaining the total porosity above 80%. The results presented in this thesis
pointed out that the combination of computational techniques on quantum level
and experimental routes can favour the development of new materials and
advanced technologies combining superior performance and a higher
commitment to the environment. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Espumas ultraestáveis | por |
dc.subject | Cerâmicas refratárias macroporosas | por |
dc.subject | Cimento de aluminato de cálcio | por |
dc.subject | Espumas estabilizadas com partículas | por |
dc.subject | Simulações mecânico-quânticas | por |
dc.subject | Ultrastable foams | eng |
dc.subject | Macroporous refractory ceramics | eng |
dc.subject | Calcium aluminate cement | eng |
dc.subject | Particle stabilised foams | eng |
dc.subject | Mechano-quantum simulations | eng |
dc.title | Cerâmicas refratárias macroporosas derivadas de espumas ultraestáveis estabilizadas com partículas cerâmicas | por |
dc.title.alternative | Refractory macroporous ceramics derived from ultrastable particle stabilised foams | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Pandolfelli, Victor Carlos | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7369376873984839 | por |
dc.description.resumo | A inovação em materiais para conservação do calor em processos industriais
operantes em elevadas temperaturas é uma importante estratégia para a
Eficiência Energética. Estudos fundamentais podem apoiar o desenvolvimento
de novos materiais refratários e a adoção de rotas de processamento que
causem menor impacto ambiental também deve ser um compromisso social.
Esta tese apresenta o desenvolvimento de cerâmicas refratárias macroporosas
à base de Al2O3 por meio da técnica de espumação direta. Baseando-se em
simulações mecânico-quânticas, espumas líquidas estabilizadas com partículas
de Al2O3 foram desenvolvidas por meio da hidrofobização parcial de suas
superfícies com aminoácidos atóxicos. Tais espumas apresentaram longo tempo
de vida, sendo estáveis por mais de 100 horas. Para a produção de sólidos com
resistência mecânica adequada ao manuseio, um ligante baseado em cimento
de aluminato de cálcio foi desenvolvido, também com suporte de simulações
mecânico-quânticas. Tal ligante consiste em uma suspensão aquosa de
partículas de cimento cuja estabilidade é devida à ação do gluconato, uma
molécula atóxica. As reações de hidratação dos aluminatos de cálcio foram
reativadas com o uso de um ácido orgânico fraco, e permitiram a produção de
corpos cerâmicos com elevada porosidade (≥ 70%), com resistência mecânica à
compressão uniaxial atingindo 30 MPa. Também se investigou a formação de
uma fase de menor densidade volumétrica para a redução da retração
volumétrica durante a queima. Carbonato de cálcio foi utilizado e, após
processamento a 1600°C por 5 horas, a fase hexaluminato de cálcio (CA6) se
formou, contribuindo para a redução da retração, de 19% para 4%, mantendo a
porosidade total superior a 80%. Os resultados desta tese demonstram que a
associação de técnicas computacionais a nível quântico e técnicas
experimentais favorecem o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias
avançadas que associem desempenho avançado e maior comprometimento
com o meio-ambiente. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | Capes: 88882.332705/2019-01 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7913769019155890 | por |