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dc.contributor.authorRamírez Acosta, María Helena
dc.date.accessioned2021-08-09T13:37:06Z
dc.date.available2021-08-09T13:37:06Z
dc.date.issued2021-07-13
dc.identifier.citationRAMÍREZ ACOSTA, María Helena. Avaliação da anomalia da teoria de nucleação clássica em vidros silicatos. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14725.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14725
dc.description.abstractUnder some conditions, the Classical Nucleation Theory (CNT) provides a good description of the temperature dependence of the experimental homogeneous nucleation rates in supercooled liquids. Allegedly, however, it strongly overestimates the experimental nucleation rates below the temperature of maximum nucleation (𝑇_max ~ 𝑇_𝑔, glass transition temperature), configuring the so-called nucleation anomaly. This apparent discrepancy has been associated with some hypothesis related to thermodynamic and diffusional parameters. However, a definitive explanation about the origin of this issue is still open, since some of the hypotheses raised cannot explain it, while others are limited to theoretical analysis without experimental verification. In this thesis, we evaluate the alternative hypothesis that the CNT anomaly can be due to an experimental artifact, which leads to the underestimation of the experimental nucleation rates below 𝑇_𝑔. This hypothesis is based on the fact that the CNT is only valid when the analyzed system reaches a stationary regime. To validate or refute this hypothesis, Li2Si2O5, and BaSi2O5 glasses were chosen as model systems. The study was conducted through the implementation of heat treatments above and below the 𝑇_𝑔 of these glasses. In particular, the heat treatments below 𝑇_𝑔 were considerable extended and examined by a steady-state criterion. Also, viscosity and growth rates were used as alternative proxies for the nucleation diffusion coefficient. Additionally, the possible influence on the nucleation rates of factors as the chemical homogeneity, water content, and thermal history of the glasses were evaluated. The results not only validate the proposed hypothesis, but also offer new experimental evidence supporting recent studies that suggest the interdependence between the structural relaxation and the nucleation process, as the fundamental origin of the alleged CNT anomaly.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectNucleaçãopor
dc.subjectTeoria de nucleação clássicapor
dc.subjectAnomalia da CNTpor
dc.subjectVidros silicatospor
dc.subjectNucleationeng
dc.subjectClassical nucleation theoryeng
dc.subjectCNT Anomalyeng
dc.subjectSilicate glasseseng
dc.titleAvaliação da anomalia da teoria de nucleação clássica em vidros silicatospor
dc.title.alternativeEvaluation of the classical nucleation theory anomaly in silicate glasseseng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Zanotto, Edgar Dutra
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1055167132036400por
dc.description.resumoSob certas condições, a Teoria de Nucleação Clássica ou CNT (Classical Nucleation Theory, em inglês) provê uma boa descrição da dependência dos dados experimentais da taxa de nucleação homogênea em função da temperatura em líquidos super-resfriados. Porém, a CNT aparentemente superestima as taxas de nucleação experimentais abaixo da temperatura da máxima nucleação (𝑇_max ~ 𝑇_𝑔, temperatura de transição vítrea), configurando a conhecida anomalia da nucleação. Esta suposta discrepância tem sido associada com algumas hipóteses relacionadas a parâmetros termodinâmicos e de difusão. Contudo, uma explicação definitiva sobre a origem deste problema continua em aberto, pois as hipóteses sugeridas não conseguem explicá-lo, ou estão limitadas a análises teóricas sem verificação experimental. Nesta tese, foi avaliada a hipótese alternativa de que a anomalia da CNT pode ser devida a um artefato experimental, que leva à subestimação das taxas de nucleação experimentais abaixo da 𝑇_𝑔. A hipótese sustenta-se no fato de que a CNT é válida apenas quando o sistema analisado atinge um regime estacionário. Para validar ou refutar essa hipótese, vidros de Li_2Si_2O_5, e BaSi_2O_5 foram escolhidos como sistemas modelos. O estudo foi conduzido através da implementação de tratamentos térmicos tanto acima quanto abaixo da 𝑇_𝑔 desses vidros. Em particular, os tratamentos térmicos abaixo de 𝑇_𝑔 foram consideravelmente estendidos, e examinados sob um critério de estado estacionário. Por outro lado, medidas de viscosidade e de crescimento foram utilizadas como aproximações alternativas para o coeficiente de difusão da nucleação. Adicionalmente, a possível influência nas taxas de nucleação de fatores como a homogeneidade química, o conteúdo de água e a história térmica dos vidros foram avaliados. Os resultados obtidos não só validam a hipótese proposta, mas oferecem nova evidência experimental suportando estudos recentes que sugerem a interdependência entre os processos de relaxação estrutural e a nucleação, como a origem fundamental da suposta anomalia da CNT.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 141057/2017-3por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7314093467530639por


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