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Estudo da preparação de vidros e vitrocerâmicas óxidas por meio de levitação aerodinâmica utilizando fusão a laser
dc.contributor.author | Almeida, Natã Pereira de | |
dc.date.accessioned | 2024-07-25T17:01:32Z | |
dc.date.available | 2024-07-25T17:01:32Z | |
dc.date.issued | 2024-05-29 | |
dc.identifier.citation | ALMEIDA, Natã Pereira de. Estudo da preparação de vidros e vitrocerâmicas óxidas por meio de levitação aerodinâmica utilizando fusão a laser. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20245. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20245 | |
dc.description.abstract | The study of new routes for the preparation of glass-ceramics has been gaining increasing prominence in science. The aerodynamic levitation technique allows the obtaining of glassy and glass-ceramic materials from compounds that would have difficulty vitrifying under conventional conditions and, due to the lack of contact with any surface, can reduce the possibility of heterogeneous crystallization. Aerodynamic levitation also enables the production of miniaturized elements with a high degree of finish, being essentially ready for use in devices (avoiding cutting and polishing steps). In this doctoral thesis, glasses and glass-ceramics from the BaO – TiO2 – SiO2 – Al2O3 system were studied with and without the substitution of 23 mol% of Ca in the Ba site, aiming to obtain the crystalline phases Barium Titanate (BT) and Barium Calcium Titanate (BCT). The aerodynamic levitation system used is a modification (patent pending) that allows better heat distribution in the sample and utilizes lower-cost materials, further reducing the production cost of the material. The amorphous condition of the produced glasses was confirmed by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and X-Ray Diffraction (XRD). After thermal treatment, the presence of the BT and BCT phases was confirmed through XRD, Raman Spectroscopy, and Scanning Electron Microscopy (SEM). During the process development, it was noted that glasses without the presence of Al2O3 did not show the formation of the BT phase, a fact reported in the literature, but never systematically discussed or explained. Thus, various molecular dynamics simulations were performed to evaluate the structure of the studied glasses. From the molecular dynamics, it was also possible to obtain data that allowed the development of a thermodynamic model (unprecedented for non-stoichiometric crystallization) to explain the crystallization differences in the studied glasses, concluding that the residual glass plays an important role in the crystallization. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | 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 | Vitrocerâmicas | por |
dc.subject | Glass-ceramics | eng |
dc.subject | Molecular dynamics | eng |
dc.subject | Dinâmica molecular | por |
dc.subject | Titanato de bário e cálcio | por |
dc.subject | Barium calcium titanate | eng |
dc.title | Estudo da preparação de vidros e vitrocerâmicas óxidas por meio de levitação aerodinâmica utilizando fusão a laser | por |
dc.title.alternative | Study of the preparation of oxide glass-ceramics via aerodynamic levitation and laser melting | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Andreeta, Marcello Rubens Barsi | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7904227795652627 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Gunnewiek, Rodolfo Foster Klein | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5185829124608696 | por |
dc.description.resumo | O estudo de novas rotas de preparação de vitrocerâmicas tem ganhado cada vez mais espaço na ciência. A técnica de levitação aerodinâmica permite a obtenção de materiais vítreos e vitrocerâmicos a partir de compostos que teriam dificuldade de vitrificar em condições convencionais e por não haver contato com nenhuma superfície pode reduzir a possibilidade de cristalização heterogênea. A levitação aerodinâmica também permite a obtenção de elementos miniaturizados com um alto grau de acabamento estando basicamente prontos para utilização em dispositivos (evitando etapas de corte e polimento). Nesta tese de doutorado, foram estudados os vidros e vitrocerâmicas do sistema BaO – TiO2 – SiO2 – Al2O3 com e sem a substituição de 23% em mol de Ca no sítio do Ba, visando obter fases cristalinas as fases Titanato de Bário (BT) e Titanato de Bário e Cálcio (BCT). O sistema de levitação aerodinâmica utilizado é uma modificação (com patente pendente) que permite uma melhor distribuição do calor na amostra e utiliza materiais de mais baixo custo, permitindo uma redução de custo ainda maior ao processo de produção do material. A condição amorfa dos vidros produzidos foi confirmada por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Difratometria de Raios-X (DRX). Após tratamento térmico, a presença das fases BT e BCT foi confirmada através de DRX, Espectroscopia Raman e Microscopia Eletrônica de varredura (MEV). Durante o desenvolvimento do processo, é notado que os vidros sem a presença de Al2O3 não apresentavam a formação da fase BT, fato relatado na literatura, porém nunca discutido de forma sistemática e sem explicação das razões para isso. Assim, foram realizadas diversas simulações de dinâmica molecular para que se avaliasse a estrutura dos vidros estudados. A partir da dinâmica molecular, também foi possível obter dados que permitiram o desenvolvimento de um modelo termodinâmico (inédito para cristalização não-estequiométrica) para explicar as diferenças de cristalização nos vidros estudados, chegando à conclusão de que o vidro residual tem um papel importante na cristalização. | 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 | Processo nº 154426/2019-9, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/8592645730018646 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-4741-8610 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-8436-5706 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-8074-3100 | por |