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Item Síntese hidrotermal de compostos ATiO3 (A=Sr,Ca) nanocristalinos dopados com Fe2+, Ni2+ e Mg2+(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoO processo da adição de dopantes tem sido largamente utilizado no processamento de novos materiais. A incorporação de átomos ou íons de determinados elementos em uma matriz hospedeira tem levado a obtenção de novos materiais apresentando novas propriedades e aplicações. Nos materiais nanocristalinos, o processo de dopagem tem sido considerado de fundamental importância para estabilizar determinadas fases cristalinas bem como modificar as propriedades físicas e químicas do material. O método de síntese hidrotermal convencional e o assistido por microondas têm propiciado a obtenção de materiais em uma escala que varia do nano ao mícron apresentando propriedades físicas e químicas diferenciadas em relação aos mesmos materiais obtidos através de métodos mais convencionais de síntese. Os objetivos deste projeto de pesquisa são a síntese e a caracterização de compostos ATiO3 (A=Sr,Ca) dopados com os íons Mg2+ ou Ni2+ ou Fe2+ através do método hidrotermal convencional e do método hidrotermal assistido por microondas. Espera-se através deste projeto verificar o efeito dos parâmetros de síntese (tempo e temperatura), da introdução de dopantes e do uso ou não de microondas no processo de nucleação, crescimento e nas propriedades físicas destes compostos. A verificação dos efeitos da mudança dos parâmetros de síntese e da introdução dos dopantes nas propriedades físicas dos materiais será realizada através da utilização de uma serie de técnicas de caracterização tradicionais e avançadas como difração de raios X, espectroscopia Raman e de absorção de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e fotoluminescência. Espera-se que ao final do trabalho tenhamos contribuído para uma melhor compreensão dos efeitos do processamento do método hidrotermal assistido ou não por microondas bem como do efeito da adição de dopantes nesta classe de compostos nanoestruturados.Item Síntese e caracterização estrutural de cerâmicas ferroelétricas relaxadoras ba1-xaxzro,3tio, 7o3 e pb1-xbxzro,4tio,6o3, (A=CA, la, b=ba, la)(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoDentro da família dos materiais ferroelétricos, existe uma classe especial de materiais denominados de materiais ferroelétricos relaxores que apresentam propriedades elétricas não usuais como alta constante dielétrica e piezoelétrica, tornando-os potenciais candidatos a serem utilizados como capacitores de alta densidade de energia e atuadores. Trabalhos recentes encontrados na literatura mostram a existência de uma grande controvérsia sobre as propriedades estruturais dessa classe de materiais tanto a curta como a longa distância. Com a finalidade de contribuir no esclarecimento dessas controvérsias e estabelecer correlações entre as propriedades estruturais e as propriedades ferroelétricas apresentadas por essa classe de materiais, este Projeto de Pesquisa tem como objetivo fundamental realizar a caracterização estrutural a curta e a longa distância de amostras cerâmicas ferroelétricas relaxoras pertencentes aos sistemas Ba1-xA1-xZr0,30Ti0,70O3 e Pb1-xB1-xZr0,40Ti0,60O3 (A= Ca, La e B = La, Ba). A escolha desses sistemas e dessas composições foi feita com base em trabalhos já realizados em nosso grupo de pesquisa e informações encontradas na literatura. Além do uso das técnicas de caracterização estrutural tidas como convencionais como difração de raios X e espectroscopia Raman, faremos uso da técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS) que tem se mostrado sensível a detecção de desordem da estrutura local, inerente aos materiais relaxores. Os resultados obtidos através da técnica de XAS serão complementados pela realização de cálculos ab-initio do espectro na borda de absorção de raios X (espectros XANES) e da densidade de estados (DOS) utilizando o programa FEFF8. Espera-se que a realização desses cálculos permita a associação dos processos de hibridização dos diferentes estados atômicos normalmente observados e das propriedades estruturais observadas no espectro na borda de absorção (XANES) de um determinado átomo. Os resultados estruturais a curta e a longa distancia serão então utilizados na interpretação do comportamento das propriedades elétricas destes materiais em função das variáveis acima citadas. Dentro da família dos materiais ferroelétricos, existe uma classe especial de materiais denominados de materiais ferroelétricos relaxores que apresentam propriedades elétricas não usuais como alta constante dielétrica e piezoelétrica, tornando-os potenciais candidatos a serem utilizados como capacitores de alta densidade de energia e atuadores. Trabalhos recentes encontrados na literatura mostram a existência de uma grande controvérsia sobre as propriedades estruturais dessa classe de materiais tanto a curta como a longa distância. Com a finalidade de contribuir no esclarecimento dessas controvérsias e estabelecer correlações entre as propriedades estruturais e as propriedades ferroelétricas apresentadas por essa classe de materiais, este Projeto de Pesquisa tem como objetivo fundamental realizar a caracterização estrutural a curta e a longa distância de amostras cerâmicas ferroelétricas relaxoras pertencentes aos sistemas Ba1-xA1-xZr0,30Ti0,70O3 e Pb1-xB1-xZr0,40Ti0,60O3 (A= Ca, La e B = La, Ba). A escolha desses sistemas e dessas composições foi feita com base em trabalhos já realizados em nosso grupo de pesquisa e informações encontradas na literatura. Além do uso das técnicas de caracterização estrutural tidas como convencionais como difração de raios X e espectroscopia Raman, faremos uso da técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS) que tem se mostrado sensível a detecção de desordem da estrutura local, inerente aos materiais relaxores. Os resultados obtidos através da técnica de XAS serão complementados pela realização de cálculos ab-initio do espectro na borda de absorção de raios X (espectros XANES) e da densidade de estados (DOS) utilizando o programa FEFF8. Espera-se que a realização desses cálculos permita a associação dos processos de hibridização dos diferentes estados atômicos normalmente observados e das propriedades estruturais observadas no espectro na borda de absorção (XANES) de um determinado átomo. Os resultados estruturais a curta e a longa distancia serão então utilizados na interpretação do comportamento das propriedades elétricas destes materiais em função das variáveis acima citadas.Item Síntese de filmes finos óxidos de composição SrTi1-xFexO3, Zn1-xCoxO e CuAlO2 para aplicação como sensores de gás(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoSensores de gás resistivos, baseados em óxidos metálicos, na forma de filmes finos ou espessos, são os dispositivos mais utilizados e estudados para o controle de gases tóxicos e inflamáveis em processos tecnológicos e em ambiente aberto. Ainda que uma quantidade significativa de trabalhos esteja sendo dedicada a esta área de pesquisa, esforços estão sendo feitos com a finalidade de encontrar materiais que apresentem propriedades de superfície e "bulk" para serem utilizados como sensores de gás, permitam uma detecção mais seletiva e que apresentem um baixo custo de produção. Neste contexto, este projeto de pesquisa tem como principal objetivo o estudo da deposição de filmes finos de óxidos metálicos obtidos através das técnicas de evaporação por feixe de elétrons e de RF sputtering. As amostras a serem depositadas pertencem aos sistemas SrTi1-xFexO3 com 0.0 d x d 0.25, Zn1-xCoxO com x= 0,1, 2,5, e 5 % mol e CuAlO2 visando a aplicação destes materiais como sensores de gases. Para atingir este objetivo, estamos solicitando recursos para adquirir um sistema de deposição de filmes finos baseado na evaporação por feixe de elétrons bem como por RF sputtering. A aquisição deste equipamento permitirá, além da realização de um estudo sistemático do processo de deposição de filmes finos SrTiO3 dopados com ferro, que já mostrou ser um excelente sensor de gás ozônio, expandir nossa linha de pesquisa a outros materiais já identificados como bons candidatos a sensores de gás, o composto ZnO dopado com cobalto e o sistema CuAlO2. Além da utilização das técnicas convencionais de caracterização, temos como objetivo realizar um estudo estrutural "in-situ" nas amostras acima citadas sendo submetidas a variação de temperatura e sob ação de diferentes tipos de gases. Este estudo será realizado através da técnica de espectroscopia de absorção de raios X e tem como principal objetivo determinar quais os parâmetros estruturais e eletrônico (ordem local e estado de oxidação) que apresentam mudanças significativas quando a amostra é submetida as mesmas condições que foram realizadas as medidas elétricas de sensibilidade aos diferentes tipos de gases analisados.Item Preparação e caracterização de vitro-cerâmicas e filmes finos contendo a fase beta-bab2o4(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoNeste projeto estamos propondo a preparação e a caracterização da fase BaB2O4 micro e/ou nanocristalina, na forma de uma vitro-cerâmica ou filmes finos. A síntese e a caracterização desta fase na forma de uma vitro-cerâmica ou na forma de um filme fino tem chamado a atenção de inúmeros pesquisadores por apresentar interessantes propriedades de óptica não-linear. Do ponto de vista prático, o desenvolvimento de materiais na forma de vitro-cerâmicas apresenta certas vantagens quando comparados as cerâmicas convencionais pelo fato de associar a facilidade de preparação dos materiais vítreos às propriedades específicas de fases cristalinas. Do ponto de vista básico, pretendemos contribuir com o estudo da cinética de cristalização desta fase a partir de uma matriz vítrea. Por outro lado, a utilização de materiais contendo esta fase em algumas aplicações de ótica integrada, como moduladores ou chaveadores, exige sua preparação na forma de filmes finos. Neste projeto, estamos propondo a preparação de filmes finos através de um método químico relativamente simples, o método dos precursores poliméricos idealizado por Pechini, que usa uma rota de preparação menos agressiva e de relativo baixo custo. Além disso, estamos propondo pela primeira vez utilizar uma rota alternativa na obtenção do produto precursor para a obtenção de filmes finos da fase ß-BaB2O4, ou seja, a partir da mistura dos componentes BaO-B2O3-(TiO2 ou Al2O3 ou SiO2), precursores estes já utilizados na obtenção da fase ß-BaB2O4 na preparação de amostras na forma de vitro-cerâmicas. Os objetivos deste projeto são então o de determinar as condições ideais de obtenção da fase ß-BaB2O4 e efetuar uma caracterização físico-química das amostras com o intuito de determinar suas potencialidades tecnológicas.Item Aplicação das técnicas de espectroscopia de absorção e difração de raios-X na caracterização estrutural de materiais(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoEste projeto tem como objetivo iniciar no DEMa-UFSCar uma nova linha de pesquisa voltada à utilização de técnicas de espectroscopia e difração de raios-x na caracterização estrutural de materiais. Dois temas serão desenvolvidos: 1) utilização da técnica de EXAFS-XANES no estudo da estrutura local em materiais amorfos e cerâmicas policristalinas, e 2) utilização da técnica de difração de raios-x no estudo de tensões residuais em materiais parcialmente cristalizados.Item Surface structures in doped perovskite ceramics(2015-12-08) Mastelaro, Valmor RobertoO estudo de óxidos de metais de transição de estrutura perovskita-perovskita tem atraído uma crescente atenção internacional devido às suas propriedades dielétricas e atividade catalítica e consequente podendo ser aplicado em uma variedade de aplicações incluindo sensores, atuadores, a produção de hidrogênio e remediação ambiental. Estes materiais são de formula geral AB03, onde A é um cátion alcalino ou lantanídeo e B é um metal de transição. É bem estabelecido que o desempenho destes compostos é fortemente acoplado aos parâmetros de superfície-estrutura e da presença de átomos dopantes na rede dos compostos AB03. Neste projeto, nosso objetivo é melhor compreender a relação entre os parâmetros de síntese de compostos AB03 dopados na forma de pó e na forma de filmes finos no que tange a estrutura de superfície em diferentes escalas, a especiação do átomo dopante e seu desempenho frente as diferentes propriedades dos materiais. Estes estudos terão como base a grande experiência na área de caracterização de superfícies de materiais da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade de Sidney (USyd) e a grande experiência na síntese de materiais óxidos avançados do grupo de Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos, do Instituto São Carlos de Física da Universidade de São Paulo.