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Análise da nitretação por plasma com gaiola catódica em aço AISI H13
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-05-05) Bezerra, Polyana de Lima; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Maxwell Santana Libório; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Neto, João Freire de Medeiros
: O presente trabalho consiste em analisar a influência da deposição de filmes de TiN e FexNy através da técnica de nitretação por gaiola catódica sobre substrato de aço AISI H13. Logo, as amostras foram submetidas a nitretação por plasma com gaiolas catódicas distintas, sendo estas de Titânio Grau II e Aço Inox AISI 304 com temperaturas respectivamente controladas a 450°C e 400°C durante 4 horas. Após realizado, as amostras foram caracterizadas através de microscopia ótica, microdureza superficial e de perfil. Por fim, os resultados constataram que todas as amostras obtiveram um aumento significativo de dureza superficial e de perfil, porém o tratamento que se sobressaiu foi o da nitretação por plasma com gaiola catódica de Titânio grau II, pois apresentou uma melhor dureza de superfície e perfil a uma maior profundidade, sendo adequado para a aplicação em elementos de máquinas e ferramentas que necessitem apresentar maior resistência ao desgaste e mecânica.
Análise da tensão superficial do aço inox do AISI 316L tratado por oxidação eletrolítica à plasma
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-15) Neves, Igor Bruno Alves; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Rangel, Jonhattan Ferreira; Medeiros Neto, João Freire de
O trabalho tem como objetivo avaliar as alterações nas coordenadas da tensão superficial do aço AISI 316L tratado através da oxidação eletrolítica à plasma (PEO) com adição de hidroxiapatita. A técnica ângulo de contato foi utilizada para a caracterização superficial, e o método de Van Oss – Chaudhury – Good para avaliação superficial, o artificio é utilizado para obtenção direta das coordenadas de tensão superficial, e indiretamente, avaliação da proliferação celular e bacteriana. As amostras foram revestidas em diferentes configurações, variou-se o tempo e a polaridade de tratamento, 10 e 20 segundos para amostra tratada em potencial anódico e 90 e 180 segundos para amostra tratada em potencial catódico. Posteriormente, realizou-se testes de molhabilidade (ângulo de contato) usou-se três diferentes líquidos para cada amostra: água, glicerol e xileno. Os resultados constataram um aumento da hidrofilicidade superficial em todas as amostras que passaram por tratamento. E registraram coordenadas de tensão superficial total média de: 58,72 mJ/m² para as amostras tratadas em potencial anódicas; 55,10 mJ/m² catódicas e 34,63 mJ/m² para não tratada.
Análise de deformações teórico - experimental em modelos de fístula arteriovenosa artificial
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-12-14) Rangel, Jonhattan Ferreira; Bessa, Kleiber Lima de; Bessa, Kleiber Lima de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Santos, Willyam Brito de Almeida
A fístula arteriovenosa (FAV) é reconhecida como o melhor acesso para o tratamento de hemodiálise, porém devido ao seu uso contínuo, alguns problemas podem vir a inutilizá-la. O presente trabalho reconstruiu uma fístula arteriovenosa de um paciente real, através de ensaios mecânicos foram analisadas as deformações da mesma relacionando-as as advindas de modelos teóricos. Inicialmente fez-se a reconstrução da tomografia computadorizada, executou-se a impressão 3D da fístula e em seguida a confecção do molde bipartido. Com o molde, deu-se inicio o processo de fabricação das fístulas em parafina e posteriormente, por meio de pintura, fabricaram-se as fístulas em silicone que foram ensaiadas. Para uma faixa de pressão variando de 20 ~ 120 mmHg foram obtidas deformações para distintas seções da FAV, sendo no menor pseudoaneurisma variando de 0.005914 ~ 0.048793, no maior 0.013889 ~ 0.042115 e na artéria 0.008683 ~ 0.056439. Os valores obtidos possuem uma disparidade em comparação aos dos modelos matemáticos. Procurar-se-á em projetos futuros melhorar a superfície e manter uma espessura de parede constante, além de analisar por extensometria ótica diminuindo os erros e aproximar ao máximo os resultados experimentais dos teóricos, melhorando assim a metodologia desenvolvida.
Análise do escoamento pulsátil em fístula arteriovenosa com variação do ângulo de anastomose in vitro e in silico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-26) Santos, Willyam Brito de Almeida; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/3816620642885977; Ortiz, Jayme Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/5094668880534974; Rossoni, Luciana Venturini; ; http://lattes.cnpq.br/0029962971009244; Reis, Rômulo Pierre Batista dos;
A Fístula Arteriovenosa (FAV) é uma ligação direta entre um vaso arterial e um venoso utilizado como acesso vascular (AV) para pacientes em tratamento de Hemodiálise (HD). A confecção da FAV causa condições não fisiológicas do escoamento sanguíneo, induzindo perturbações no fluxo como zonas de recirculações, pontos de estagnação, níveis de tensão cisalhamento altos e baixos. Essas perturbações estão associadas ao desenvolvimento de patologias que promovem estenoses no vaso, podendo comprometer o fluxo sanguíneo ou até a perda da FAV. Com o intuito de analisar essas perturbações com a variação do Ângulo de Anastomose (AA), construiu-se uma bancada experimental para provimento de fluxo pulsátil em modelos de FAV. Foram utilizados sensores de Pressão MPU5050DP, sensores de vazão digital Tipo Turbina, bomba diafragma S-60-12 e microprocessadores Arduino UNO, Arduino Nano e ESP32. Foram modeladas FAV com AA de 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, 90 °, 105 °, 120 °, 135 ° e 150 °. Linhas piezométricas (LP) foram delineadas para indicar a energia dissipada na anastomose. Utilizando técnica Fused Deposition Modeling (FDM), modelos in vitro da FAV foram fabricados por impressão 3D. Utilizando técnica de blocos, modelos in silico da FAV foram discretizados em malhas estruturadas. O perfil de pressão obtido na bancada mostrou-se equivalente ao pulso de pressão arterial. Não foram observados colapso estrutural e vazamento na FAV in vitro para pressões entre 0 a 45 kPa (337,53 mmHg). Nos experimentos em FAV in vitro, o diferencial de pressão diminuiu com o aumento do AA, variando de 12,0 kPa para 3,1 kPa. A linha piezométrica indica que a anastomose é responsável pela maior parte da energia dissipada. As simulações em FAV in silico resultam em campo de velocidade com ponto de estagnação na parede externa da veia para FAV com AA de 30°. Ponto de separação e zona de recirculação na parede interna da veia para FAV com AA de 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, 90 ° e 105 °, essas perturbações não são observadas em FAV com AA de 120 °, 135 ° e 150 °. Todos os AA apresentam regiões com níveis elevados e baixos da tensão de cisalhamento na parede (𝜏𝑤). As regiões com 𝜏𝑤 acima de 40 Pa apresentam-se na junção anastomótica e no início do segmento venoso. Tensão de cisalhamento abaixo de 0,4 Pa apresentam-se na parede interna da veia e na porção oposta a junção anastomótica na artéria. Conclui-se que as FAV com AA de 120 ° e 135 ° proporcionaram menores valores no diferencial de pressão, menores valores de energia dissipada na anastomose e menores variações entre a carga de pressão e a linha piezométrica. As FAV com AA de 120 ° e 135 ° apresentam menores áreas com 𝜏𝑤 elevadas e menores áreas com 𝜏𝑤 baixas. Nesse contexto os AA de 120 °, 135 ° e 150 ° aparentam ser as mais favoráveis para construção da Fístula Arteriovenosa.
Análise do escoamento pulsátil em fístula arteriovenosa rígida e flexível: estudo in vitro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-27) Rangel, Jonhattan Ferreira; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/5205409651221532; Ortiz, Jayme Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/5094668880534974; Rossoni, Luciana Venturini; ; http://lattes.cnpq.br/0029962971009244
A fístula arteriovenosa (FAV) é o acesso vascular mais indicado para a execução do tratamento de hemodiálise. Problemas relacionados a sua confecção, novas condições de escoamento e remodelamento vascular causam falhas precoce em cerca de 60% desse tipo de acesso. O atual estudo procura analisar experimentalmente um modelo de FAV de um paciente específico com paredes rígida e flexível submetido a escoamento pulsátil, investigando as condições de escoamento em pontos distintos do acesso e a deformação sofrida de acordo com o carregamento imposto. Através de uma tomografia computadorizada (HUOL – UFRN) executou-se a extração do modelo virtual da FAV braquiocefálica de um paciente submetido a tratamento de hemodiálise onde, com o uso dos softwares Meshmixer e Fusion 360 (Autodesk. São Rafael, Califórnia, EUA), desenvolve-se processos de correção da geometria, de melhoria superficial e alocação de pontos para as tomas tomadas de pressão e fixação no sistema de bombeamento. A fabricação da FAV rígida foi feita de maneira direta através de impressão 3D e a FAV flexível foi manufaturada através de injeção em molde, fabricado também por meio de impressão 3D, sendo executada essa etapa do processo na empresa VOID3D (Metrópole Digital – IMD – UFRN). Durante os ensaios experimentais foram coletados os pulsos de pressão em 7 pontos distintos (entrada e saída da FAV, dois pontos na região arterial, dois pontos na região venosa e um ponto na região da anastomose), o pulso de vazão na saída do sistema e a deformação no modelo flexível da FAV. A partir dos resultados obtidos, observouse a influência da deformação das paredes do acesso no amortecimento dos pulsos, mostrando pulsos com menores picos no modelo de FAV flexível, com uma diminuição média 21,7% nos picos dos pulsos pressão e de 15,1% no pico do pulso de vazão na FAV flexível em comparação a rígida. Os resultados da deformação evidenciaram regiões susceptíveis a maiores solicitações mecânicas, como os pseudoaneurismas e regiões de curvatura acentuada do acesso, sendo estas regiões de maiores cuidados e monitoramento, podendo ser susceptíveis a problemas fisiopatológicos. Evidenciou-se que modelos de FAV com maior flexibilidade apresentam escoamento mais amortecido, com menos picos e com perdas relativamente pequenas quando comparados aos rígidos.
Analysis of pulsatile flow in arteriovenous fistula through numerical simulation
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-06-28) Santos, Willyam Brito de Almeida; Bessa, Kleiber Lima de; Bessa, Kleiber Lima de; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Costa, Thercio Henrique de Carvalho
This work aim to analyze the hemodynamic factors in the flow within an Arteriovenous Fistula (AVF) using a flow field calculated by numerical simulation as a visualization technique. The geometrical model is virtually reconstructed from a computed tomography scan. The considerations made are of Newtonian fluid, laminar and incompressible flow and pulsatile flow. Primary and secondary flows are observed in the velocity field along the AVF. In the artery, the velocity profile is typical of a laminar flow. In the anastomosis and distal regions, axial and radial recirculations are observed. The maximum velocity calculated along the AVF is 1.38 m/s. The maximum wall shear stress is of 49 Pa and shows no uniformity, varying according to velocity. The presence of recirculations allows blood formed elements to collide excessively against the endothelial wall. At regions with wall shear stress above 35 Pa, the endothelial cells can suffer damage and myointimal hyperplasia may form.
Aplicação da teoria das restrições na gestão dos processos em uma indústria têxtil
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-17) Silva, Cainã Dantas de Medeiros; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/8123478863009946; Freire, Thiago Augusto Duarte; http://lattes.cnpq.br/7161851507533480; Azevedo, Alzônio Dantas de; http://lattes.cnpq.br/1205258139845881
Atualmente, o ambiente empresarial está altamente competitivo. Com isso, muitas empresas buscam aprimorar seus processos para adquirir vantagens em custos, tempo e qualidade na entrega. Através disso, a Teoria das Restrições, concebida em 1980 pelo físico israelense Eliyahu Moshe Goldratt, afirma que todo sistema tem pelo menos uma limitação e que o ganho final é diretamente relacionado ao ganho obtido nessa restrição. O estudo de caso abordado neste artigo é apresentado com os dados obtidos de uma indústria têxtil do estado do Rio Grande do Norte, e visa mostrar a aplicabilidade dos conceitos desta teoria no sistema produtivo com a finalidade de adquirir o ganho na eficiência global do processo.
Aplicação de filmes finos sobre superfície metálica para redução de desgaste em sistema de injeção de combustível
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-10-26) Silva, Leonardo Chagas da; Alves, Salete Martins; ; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; ; http://lattes.cnpq.br/9340758076406278; Gonçalves, Polyana Alves Radi; ; http://lattes.cnpq.br/3663954468241649; Franceschini Filho, Dante Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/4956035681407259; Filgueira, Marcello; ; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421
A presente tese busca o desenvolvimento de um novo material para o revestimento de componentes do sistema de injeção utilizado nos motores do ciclo Diesel atualmente. Para isso, estudou-se a aplicação de filmes finos de bissulfeto de molibdênio (MoS2) e nitreto de titânio (TiN), depositados em multicamadas através da técnica de magnetron sputering, e a aplicação de filmes finos de carbono tipo diamante com silício incorporado (Silicon-incorporated Diamond-like Carbon - DLC-Si), depositados em multicamadas através da técnica PECVD utilizando silano + metano. As aplicações foram realizadas em superfícies de substratos de aços SAE 1045 nitretadas, também foi utilizando um terceiro conjunto - Amostras Controle, isto é, sem revestimentos. Para avaliar o desgaste sobre as amostras, desenvolveu-se um tribômetro, do tipo cilindro sobre disco (Tribocame - Tribocam), cujo funcionamento aproxima-se do que ocorre com alguns componentes da bomba de alta pressão do sistema de injeção Common Rail (C.R.I.S.). As amostras foram submetidas a um ensaio de contato deslizante sob carga cíclica, em meio a diesel S-10 B10, durante períodos predefinidos. A caracterização mecânica e tribológica dos filmes foi realizada por meio de avaliação dos aspectos microestruturais por microscopia eletrônica, análise química semiquantitativa, espectroscopia Raman, uniformidade, além de métodos como perda mássica, rugosidade e microdureza. Os resultados mostraram pela avaliação evolutiva das imagens de microscopia, que ambos os revestimentos responderam com maior eficiência em redução do desgaste frente às amostras não revestidas. Apesar de ter tido uma alta taxa de perda de massa nos primeiros ensaios, o filme de MoS2-TiN obteve os menores valores de rugosidade ao final do último ensaio, ratificando seu potencial tribológico em redução de atrito. Para as amostras de DLC-Si, foram registrados índices de rugosidades acima do padrão de retificação. A isso está relacionado à composição da deposição desses filmes. No entanto, tais amostras obtiveram menores taxas de perda mássica e apresentaram o melhor comportamento em meio à lubrificante utilizado.
Avaliação de propriedades ópticas e espessura de filmes finos de TiO2 a partir do espectro de transmitância
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-05-12) Severiano Sobrinho, Valmar da Silva; Melo, José Daniel Diniz; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/6572298923055649; ; Almeida, Edalmy Oliveira de; ; http://lattes.cnpq.br/1480791721671288; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; ; http://lattes.cnpq.br/9558299312183852; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793
Filmes finos de TiO2 podem ser a resposta para grandes questões atuais sobre as melhores maneiras de obter energia, economizar energia e reduzir a poluição. Tais filmes têm sido aplicados com sucesso para produção de células solares; como camada em janelas inteligentes, janelas fotocrômicas e eletrocrômicas; além de possuírem propriedades fotocatalítica interessantes. Este trabalho explora a importância tecnológica e científica desse material realizando investigações a respeito dos filmes de TiO2, sua forma de deposição, técnicas de análise, detalhando formas atuais de análise óptica, buscando, de maneira inovadora, comparar tais técnicas, validar seu uso, e comparar seus resultados na busca de meios econômicos da realização de investigações a respeito de espessura, estrutura e avaliação de propriedades fotocatalíticas do material produzido. Nesse trabalho foram utilizadas, para criação de filmes finos, deposição física pelo método de magnetron sputterin. Para análise óptica e cálculo de espessura e Band Gap dos filmes será apresentado o Método do Envelope que foi originalmente proposto por Manifacier (Manifacier, Gasiot e Fillard, 1976) sendo que mais tarde Swanepoel (1983) conseguiu melhorar ainda mais a precisão desse método para encontrar propriedades ópticas dos filmes finos e sua espessura. Também será apresentado, a aplicação de equações propostas nos trabalhos de Lindgren (Lindgren et al., 2003) e a Lei de Beer-Lambert para cálculo do Coeficiente de Absorção dos filmes, outro dado importante para mais tarde determinar o gap dos mesmos, que será encontrado pelo Método Tauc. Para filmes muito finos, com poucas ou nenhuma franja de interferência se faz necessário o estudo de algum Método Computacional para determinação dos seus parâmetros ópticos e espessura. Para tanto utilizou-se o Método PUMA, um Método Computacional desenvolvido por pesquisadores da UNICAMP/USP. Os filmes depositados foram analisados por DRX, EDS, além de serem submetidos a análise óptica, MEV transversal buscando validar os métodos ópticos em termos das espessuras recuperadas, além de encontrado seus Band Gap e seus valores comparados com o esperado pela literatura confrontando tais resultados com a cristalinidade obtida para os filmes.
Caracterização do efeito da corrente e temperatura na estequiometria dos filmes finos de TiN depositados por Gaiola catódica e Magnetron sputtering
(2017-06-23) Nascimento, Igor Oliveira; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Guerra Neto, Custodio Leopoldino de Brito; ; http://lattes.cnpq.br/5387010100082241; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/8924715510520920; Almeida, Edalmy Oliveira de; ; http://lattes.cnpq.br/1480791721671288; Souza, Eraldo Câmara de; ; http://lattes.cnpq.br/2937536696929206; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Sousa, Romulo Ribeiro Magalhães de; ; http://lattes.cnpq.br/3246869695770169
Filmes finos de nitreto de titânio foram depositados em superfícies de silício e de vidro, utilizando as técnicas de deposição: descarga em Gaiola Catódica e Magnetron Sputtering, a fim de verificar a influência da corrente e da temperatura na taxa de deposição, na estequiometria dos filmes finos e nas propriedades estruturais dos filmes finos. As deposições por Gaiola Catódica foram realizadas nas configurações gaiola alta, gaiola baixa e por uma inovação da técnica utilizando a gaiola dupla, em atmosfera gasosa composta de 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, sob temperaturas de 300°C e 350°C, e tempos de deposições de 2 e 4 horas. As deposições foram realizadas em Magnetron Sputtering em atmosfera gasosa composta de 75% de argônio e 25% de nitrogênio, utilizando correntes de 0,40 A e 0,50 A, nos tempos de deposições de 2 e 4 horas. Para a caracterização dos filmes finos de nitreto de titânio, utilizou-se a espectroscopia Rama (RAMAN) que forneceu a medida direta das energias dos nodos da primeira ordem dos átomos constituintes dos filmes finos. Os espectros mostraram interdifusividade atômica que comprovaram a formação de nitreto de titânio o que permitiu o cálculo da razão da concentração N/Ti, As análises de difração de raios-X (DRX) comprovaram que os filmes finos obtidos são compostos por TiN, apresentando variações nos planos cristalinos indicando a não existência de um plano preferencial para o crescimento dos filmes, A espectroscopia de energia de dispersão (EDS) analisou quantitativamente a composição dos filmes finos de nitreto de titânio, A microscopia eletrônica de varredura (MEV) evidenciou a estrutura dos filmes finos de nitreto de titânio e foi possível calcular as espessuras dos mesmos, A microscopia de força atômica (AFM) mostrou algumas características microestruturais como a diferença entre picos e vales da topografia dos filmes finos de nitreto de titânio. De maneira geral, os filmes finos de nitreto de titânio depositados por Gaiola Catódica apresentaram menor cristalinidade devido à baixa quantidade de nitrogênio na atmosfera e, evidenciaram que quanto mais elevada a temperatura, maior será a espessura do filme fino. Os filmes finos depositados por Magnetron Sputtering apresentaram crescimento na espessura com o aumento da corrente e são mais estequiométricos.
Comparação entre técnicas de nitretação em cátodo oco e gaiola catódica na deposição de TiN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-11-20) Medeiros, Thiago Victor Rodrigues de; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; ; http://lattes.cnpq.br/3246869695770169; ; http://lattes.cnpq.br/1423130137393240; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Costa, Tharsia Cristiany de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/4222594679769828; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421
A nitretação por plasma vem sendo utilizada nas aplicações industriais e tecnológicas em larga escala por apresentar uma melhora nas propriedades mecânicas, tribológicas, dentre outras. A fim de solucionar problemas decorrentes na nitretação convencional, como por exemplo, os anéis de restrição (efeito de borda), foram desenvolvidos técnicas com catodos diferenciados. No presente trabalho, estudou-se superfícies de titânio comercialmente puro (Grau II), modificadas por tratamento de nitretação a plasma através de diferentes configurações de cátodos (catodo oco, gaiola catódica com uma gaiola e gaiola catódica com duas gaiolas) variando a temperatura em 350, 400 e 430oC, com o objetivo de obter uma otimização da superfície para aplicações tecnológicas, avaliando de forma geral qual o tratamento mostrou melhores resultados no substrato. As amostras foram caracterizadas através das técnicas de ensaios de Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia Raman, Microdureza, Difração de Raios-X (DRX), além de uma análise macroscópica. Desta forma, puderam-se avaliar propriedades do tratamento como rugosidade, topografia, presença de elementos intersticiais, dureza, homogeneidade, uniformidade e espessura da camada nitretada. Observou-se que todas as amostras expostas a nitretação foram modificadas em relação à amostra padrão (sem tratamento), logo, apresentando aumento da dureza superficial, presença de TiN constatadas tanto por DRX como por Raman, e uma alteração significativa na rugosidade das amostras tratadas. Constatou-se que o tratamento em cátodo oco, apesar de apresentar o menor valor de microdureza entre as amostras tratadas, foi o que apresentou a menor rugosidade superficial, apesar de nessa configuração as amostras sofrerem uma agressividade física maior do tratamento.
Concepção e Dimensionamento de Sistema de Flotação por Ar Dissolvido em Efluente de Indústria Têxtil
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-25) Silvestre, Vinicius Fonseca; Medina, Débora Machado de Oliveira; Gabriel Ivan Medina Tapia; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Silva, Daniel Soares da
A indústria têxtil consome grandes volumes de água em seus processos, desde as etapas de produção da fibra até o beneficiamento. Os efluentes gerados pelo setor têxtil, em geral apresentam alta carga poluidora, devido à grande presença de produtos químicos e a alta concentração de sólidos totais. Um dos métodos utilizados em larga escala na indústria para tratamento desses efluentes é a flotação por ar dissolvido (FAD), a qual corresponde a um método de separação de fases amplamente utilizado em tratamento de efluentes e de água, que consiste na separação de partículas em suspensão através da sua aderência a microbolhas de ar. Esse processo, deve ser precedido por um pré-tratamento: coagulação e/ou floculação pois tais etapas garantem uma maior eficiência da flotação. Este trabalho teve como objetivo, realizar o dimensionamento de um sistema de FAD para efluentes da indústria têxtil levando em conta condições locais de temperatura e pressão, bem como vazão e qualidade dos efluentes têxteis gerados nas indústrias têxteis localizadas no Rio Grande do Norte. Após o dimensionamento, foi realizado o projeto do sistema levando em conta disponibilidade dos materiais no mercado, construção e fácil acesso para a manutenção do sistema. Em consonância com o que fora apresentado, conclui-se que o projeto realizado foi de extrema importância para a obtenção de novos conhecimentos multidisciplinares relacionados a tratamento de efluentes, e especialmente, FAD, podendo-se chegar a um modelo de sistema genérico para tratamento de efluentes para empresas de grande porte do setor têxtil.
Deposição de filmes compósitos NbxOy/C/TiOx em aço SAE 4340
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-24) Santos, Antonio Thiago dos; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; Libório, Maxwell Santana; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Medeiros Neto, João Freire de; http://lattes.cnpq.br/912818360056795
O aço SAE 4340 é uma importante liga metálica utilizada na produção de componentes como virabrequins e perfuratrizes, pois é um material resistente a desgaste e a corrosão. Com o objetivo de estudar as mudanças nas propriedades deste metal, devido a deposição a plasma de filmes compósitos usando a técnica da gaiola catódica (CCPN) foi realizado esse trabalho. As amostras de aço SAE 4340 foram tratadas com deposição a plasma de uma mistura de dióxido de titânio (TiO2), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e grafite (C) em uma atmosfera de nitrogênio e hidrogênio, os tratamentos tiveram um período de 4 horas e cada amostra foi tratada a uma temperatura diferente que são de 300°C, 350ºC e 400°C. As amostras foram caracterizadas com o objetivo de se medir a variação da dureza, resistência ao desgaste e a deposição de material, assim sendo foi realizado testes de microdureza, pino-sobre-disco, microscopia ótica, perfilometria de rugosidade, fluorescência de raios X (FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Durante os testes foi identificado um aumento na dureza, maior resistência ao desgaste e uma deposição de material nas amostras.
Deposição de nanopartículas de óxido de zinco em tecido de algodão através do plasma por cilindros catódicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-30) Santos, Rayane Saory Medeiros dos; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; http://lattes.cnpq.br/0379435787996012; Aires, Michelle de Medeiros; http://lattes.cnpq.br/0109757587437841; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; Nascimento, Igor Oliveira; Costa, Tharsia Cristiany de Carvalho
O processo de beneficiar artigos têxteis com óxido de zinco vem se destacando devido à possibilidade de agregar diferentes propriedades ao substrato, permitindo uma aplicação técnica específica, como proteção à radiação ultravioleta (UV), efeito antibacteriano, retardamento de chamas, fotocatálise, hidrofobicidade e condutividade elétrica. A deposição direta em materiais têxteis por plasma é uma técnica a ser explorada, principalmente por não utilizar água e reagentes químicos nocivos ao meio ambiente. Diante disso, o objetivo desta pesquisa é realizar a deposição de nanopartículas de óxido de zinco em tecido de algodão através do plasma e analisar a atividade bactericida e fotocatalítica. A deposição por cilindros catódicos utilizada neste estudo é uma técnica recente, que parte do princípio de acoplar cilindros compactados do material a ser depositado, o óxido de zinco, e posicionados em uma gaiola catódica inserida em um reator a plasma. Foi investigada a influência dos gases de argônio, hidrogênio e mistura em proporções iguais em diferentes intervalos de tratamento (1 e 2 horas). As amostras tratadas foram submetidas à Difração de Raio-X de Ângulo Incidência Rasante (DRXIR), Microscopia Eletrônica de Varredura com Feixe Eletrônico por Emissão de Campo (MEV-FEG) com Microanálise por Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), Fotocatálise do corante azul de metileno e análise da atividade antibacteriana por meio do Antibiograma e Cristal Violeta. A presença de zinco foi detectada ligeiramente pelo DRXIR. Pelo EDS, foi possível confirmar a presença do ZnO e em percentuais mais elevados nas amostras tratadas somente com hidrogênio. Não foi possível visualizar a presença de nanopartículas pelo MEV devido à limitação da escala de ampliação utilizada, pois ampliações maiores afetariam a integridade do tecido de algodão. Todas as amostras tratadas apresentaram degradação do corante de azul de metileno, com maior intensidade na amostra tratada somente com gás de hidrogênio por 2 horas. A análise por cristal violeta e o antibiograma foram realizados em cultura de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA) e Pseudomonas aeruginosa resistente a carbapenêmicos (KPC+), classe de bactérias gram-positivas e gram-negativas com elevada periculosidade na Organização Mundial da Saúde (OMS), respectivamente. O cristal violeta apresentou inibição do crescimento bacteriano para ambas as classes em todas as amostras tratadas, com exceção para a Pseudomas aeruginosa no tecido tratado somente com argônio por 2 horas. A maior taxa de inibição foi para a Staphylococcus aureus, atingindo cerca de 40% para os tecidos tratados somente com hidrogênio. O antibiograma apresentou a formação de halo bem delimitado para a amostra tratada com hidrogênio por 2 horas, mas também é visto uma pequena formação de halo nos tratamentos com hidrogênio por 1 hora e na mistura de gases em 2 horas. Os resultados obtidos nesse estudo apontam para a formação de um filme fino na superfície do tecido de algodão com efeito fotocatalítico e antibacteriano para ambas as classes de bactéria, com maior efetividade para as bactérias gram-positivas.
Desenvolvimento de ferramentas de corte auto-lubrificantes utilizando deposição de filmes finos de MoS2/TiN em multicamadas por magnetron sputtering
(2020-01-24) Libório, Maxwell Santana; Alves, Salete Martins; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; ; ; Feitor, Michelle Cequeira; ; Franceschini Filho, Dante Ferreira; ; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de;
A lubrificação no processo de fabricação representa até 17% no custo total da produção, sendo um fator importante para a indústria. Além do alto custo, no campo de fabricação e usinagem, o uso de fluidos de corte promovem riscos para saúde e meio ambiente. Portanto, um dos focos no estudo de lubrificantes está em substituir produtos químicos para tornar o processo cada vez mais limpo. Atualmente, a maioria das ferramentas de corte de alta velocidade apresentam revestimentos que diminui o uso de lubrificantes líquidos. Filmes sólidos lubrificantes como MoS2 são usados no controle de atrito e desgaste em aplicações tribológicas severas. Estes filmes são formados normalmente através de deposição por plasma por magnetron sputtering. Para produzir revestimento lubrificante em ferramenta de aço rápido e metal duro, neste trabalho, foi desenvolvido um processo híbrido de formação de filmes em multicamadas de nitreto de titânio (TiN) e bissulfeto de molibdênio (MoS2) usando as técnicas de deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering. Os filmes foram depositados em substratos de aço M2 e ferramentas de WC. Foram realizados os ensaios de microdureza Vickers para quantificar a resistência superficial das amostras revestidas. Caracterizações químicas e morfológicas foram usadas neste estudo para relacionar a estrutura, fases e número de camadas dos filmes com a mudança do atrito e perda de energia na forma de calor no processo de usinagem. Difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram usados para determinar as fases e composição dos filmes, a morfologia foi observada por meio do ensaio de Microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A rugosidade foi medida com rugosímetro portátil e após os processos de deposição das camadas nos discos de aço M2 a avaliação do coeficiente de atrito foi feita por ensaio de HFRR e nas ferramentas de WC foi realizado o ensaio de usinagem em torno convencional. Neste ensaio foram apresentados resultados favoráveis a lubricidade do material, apresentando menor perda de energia em forma de calor e consequentemente, diminuição do atrito, o que resulta em aumento de vida útil e menor possibilidade de formação de trincas térmicas nas ferramentas submetidas ao processo híbrido (deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering) apresentado neste trabalho.
Desenvolvimento e estudo da técnica de deposição por plasma gerados através de cilindros catódicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-09) Medeiros Neto, João Freire de; Nascimento, Rubens Maribondo do; https://orcid.org/0000-0001-9094-0044; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793; http://lattes.cnpq.br/9128183600567956; Alves, Salete Martins; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Carvalho, Albano Augusto Cavaleiro Rodrigues de; Fontana, Luís César; Libório, Maxwell Santana
Este estudo introduz a técnica de deposição de filmes compósitos por meio da deposição a plasma por cilindros catódicos (CCyPD). Tal técnica corresponde a uma variação do sistema de deposição por gaiola catódica (CCPD) existente, que consiste na substituição dos furos da gaiola por cilindros de materiais na forma de pós compactados, o que permite a deposição de diversos tipos de materiais de forma simultânea e empregando parâmetros de tratamento já utilizados na deposição por gaiola catódica convencional, o qual viabiliza e facilita a implantação desta técnica. Desta forma, este trabalho apresenta três diferentes deposições, que utilizaram a técnica de cilindros catódicos. No primeiro tratamento foram utilizados cilindros de MoS2, com o intuito de depositar um filme de estrutura lamelar que favorece os planos de deslizamento e reduz o coeficiente de atrito; no segundo, foram utilizados cilindros de pó composto contendo TiO2, Nb2O5 e C (grafite), com fluxo de hidrogênio e nitrogênio que favorecem a redução de óxidos e a deposição de um filme duro a base de nitretos e carbetos de titânio e nióbio; e no terceiro utilizaram-se os dois tipos de cilindros, usados anteriormente, de forma simultânea para a deposição de um filme duro e lubrificante. As amostras tratadas apresentaram uma menor taxa de desgaste, coeficiente de atrito mais baixo e uma menor temperatura de durante o ensaio tribológico, quando comparadas com as amostras não tratadas, devido à presença de uma fase de bissulfeto de molibdênio (MoS2), que atua como um agente lubrificante sólido em aplicações de contato deslizante. Os tratamentos que utilizaram deposição de filme duro resultaram em um aumento de três a quatro vezes de dureza e houve a formação de filmes compósitos de TiN, NbN, NbC. Houve também destaque para a redução do desgaste, que diminuiu de 10 a 50 vezes para as amostras tratadas em maiores temperaturas.
Efeito da posição e da corrente elétrica nas propriedades de filmes de AZO depositados por magnetron sputtering DC sem recozimento e aplicação de filme finos de TiO2
(2018-08-06) Santos, Edson José da Costa; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Guerra Neto, Custodio Leopoldino de Brito; ; ; ; Pontes, Daniel de Lima; ; Almeida, Edalmy Oliveira de; ; Melo, Emanuel Benedito de; ; Nascimento, Igor Oliveira; ; Feitor, Michelle Cequeira;
O Óxido de Zinco dopado com Alumínio (AZO) possui importantes aplicações na área óptico-eletrônica. Dentre as várias técnicas para a obtenção de filmes finos o magnetron sputtering é bem adequada para obtenção de filmes uniformes e densos. Filmes de ZnO dopado com alumínio foram depositados em substrato de vidro por magnetron sputtering numa pressão de 1 x 10-1 mbar e sem pósrecozimento. Os efeitos da distância do substrato ao alvo e da corrente elétrica foram investigados por DRX, MEV-FEG, EDS, AFM, UV-Vis infra-vermelho próximo e medidas de sonda de quatro pontas. A cristalinidade dos filmes de ZnO melhorou com a diminuição da distância de 11,7 cm para 5,0 cm e aumento da corrente elétrica. O tamanho de grão e a rugosidade média quadrática aumentaram com a corrente elétrica. À medida que a corrente aumenta de 0,1 para 0,3 A, o intervalo de banda óptica diminui de 3,92 para 3,38 eV. A menor resistividade elétrica de 2,18 x 10-1 Ω.cm é obtida a 5,0cm de distância do alvo e com a corrente elétrica de 0,3 A. Também foi avaliado a obtenção de filmes finos de TiO2 com relação a corrente elétrica e posteriormente aplicou-se um filme de TiO2 sobre o filme de AZO com resistividade elétrica menor e os resultados apontaram que houve o recobrimento das partículas de óxido de zinco dopado com alumínio pelo filme fino de TiO2.
Efeito das propriedades físicas, químicas e morfológicas na redução de arrasto do Sylgard 184 modificado por plasma no escoamento laminar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-08) Lima, Luiz Henrique Pinheiro de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/3732022226834668; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Ortiz, Jayme Pinto; Libório, Maxwell Santana
Neste trabalho foi proposto produzir superficies de silicone tratada superficialmente a plasma que podem promover a redução de arrasto e melhoria da redução do desgastes de dispositivos customizados de silicone que nescessita de redução de arrasto, além de analisar as propriedades mecânicas das superficies produzidas. As superfícies superhidrofóbicas (SSH) possuem alta repelência à água e vêm sendo estudadas como mecanismo alternativo para redução de arrasto. As alterações promovidas na superfície do Sylgard® devido a deposição de substância como: acetileno, argônio e oxigênio, através do tratamento a plasma tem apresentado o fenômeno de redução de arrasto em superfícies cilíndricas propostos em diâmetros e comprimentos predefinidos. A redução de arrasto (RA) para os tubos flexíveis foi avaliada em bancada de reômetro, nas variações de rotações por minuto de 50 rpm, 100 rpm, 250 rpm antes e após a deposição a plasma. As modificações superficiais, morfológicas e químicas, foram comprovadas por análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho por Transformada de Fourrier (AFTIR), Microscopia de Força Atômica (MFA), em placas planas, esperando que seja mostrada a impressão de uma estrutura rugosa na escala nanométrica com deposição de elementos químicos da solução polimerizante através do plasma. As amostras tratadas mostraram - se com menor resistência ao escoamento da água, testado através da imposição do torque sobre os tubos. As amostras de argônio apresentaram as melhores reduções de arrasto mesmo submetidas a escoamento laminar.
Emprego do Plasma Gerado por Descarga em Barreira Dielétrica na Modificação Superficial de Sementes de Adenanthera pavonina L..
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-06) Carneiro, Jordan Nelson Soares; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Ivan Alves de Souza; Neto, João Freire de Medeiros; Targino, Talita Galvão
Adenanthera pavonina L. também conhecida como tento-carolina é uma espécie arbórea nativa da Índia e Malásia, pertencente à família Leguminosae-mimosoideae. No Brasil, foi introduzida há muitos anos como árvore ornamental, para arborização urbana, paisagismo e pela madeira de boa qualidade. No entanto, suas potencialidades de uso têm sido limitadas devido à ocorrência de dormência tegumentar em suas sementes, sendo necessária a aplicação de um tratamento pré-germinativo para superá-la. Diante disso, o presente trabalho objetivou investigar os efeitos do plasma frio à pressão atmosférica gerado por Descarga em Barreira Dielétrica (DBD) na modificação superficial de sementes de Adenanthera pavonina L. e as suas consequências na quebra de dormência das mesmas. Para isso, instalou-se experimentos em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições de 25 sementes: sem tratamento (controle), escarificadas (com lixa) e tratadas com plasma DBD (gás Ar) durante 3 e 5 minutos, operando a uma tensão de 30,4 kV e frequência de 926 Hz. A contagem do número de plântulas emergidas aconteceu diariamente, durante 7 dias após a instalação. E como critério, considerou-se emergida as plântulas que apresentaram protrusão da raiz primária acima de 2 mm. Durante os testes de germinação, também foram avaliadas as seguintes variáveis: porcentagem de germinação e índice de velocidade de germinação e os dados submetidos à análise estatística (média aritmética e desvio padrão). Além disso, investigou-se os efeitos do plasma na hidrofilicidade da superfície das sementes, mediante o teste de molhabilidade; na absorção de água pelas sementes, por meio da curva de embebição e na modificação da morfologia da sua superfície da semente através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que o plasma DBD melhorou a hidrofilicidade da superfície das sementes de Adenanthera pavonina L., bem como modificou a morfologia da sua superfície, tornando-a mais rugosa e com a presença de várias microperfurações distribuídas sobre toda a sua superfície. Contudo, tais alterações não foram suficientes para superar a impermeabilidade do tegumento e, consequentemente, aumentar a absorção de água pelas sementes para nenhum dos tempos de radiação empregados. Apesar disso, os resultados mostram que o plasma DBD apresenta-se como uma tecnologia promissora para promover alterações superficiais em de sementes de Adenanthera pavonina L. e que seus benefícios na germinação necessitam ser mais estudados.
Estudo comparativo de filmes finos de ZnO:Al e ZnO:Al:Ti depositados por magnetron sputtering e cátodo oco
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-08-24) Queiroz, José César Augusto de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Melo, José Daniel Diniz; ; ; ; Feitor, Michelle Cequeira; ; Viana Neto, Bartolomeu Cruz; ; Melo, Emanuel Benedito de; ; Sousa, Romulo Ribeiro Magalhães de;
As pesquisas atuais tem buscado de forma incessante novos materiais que apresentem respostas equivalentes aos semicondutores. Esses materiais possuem caráter multifuncional com efeitos associados entre transparência óptica e condutividade elétrica. Nesse contexto, os filmes finos TCOs são alternativas, que podem suprir determinadas demandas em função da sua natureza óptica e elétrica. Este trabalho investigou de maneira teórica e experimental a deposição de filmes finos de AZO (ZnO dopado com Al) e TAZO (ZnO co-dopado com Al e Ti) depositados por magnetron sputtering e cátodo oco. A síntese dos filmes foi executada com pressão parcial de oxigênio variando entre 0%, 15%, 25% e 50%, respectivamente, em relação ao fluxo total de gases. Investigou-se a influência do gás na dopagem, microestrutura e propriedades físicas dos filmes. As deposições por magnetron sputtering foram realizadas a partir da confecção de um alvo sólido de AZO com 4% at de Al e um alvo sólido de TAZO com 4% at e 2.5% at de dopagem de Al e Ti, respectivamente, em atmosfera com fluxo máximo de 20 cm3/min, sob temperatura de 90 ◦C e tempo de 0.5 h. Os filmes de cátodo oco foram obtidos a partir do mesmo tipo de pó que deu origem aos alvos usados no sputtering. As deposições por cátodo oco ocorreram com fluxo máximo de 20 cm3/min, sob temperatura de 200◦C e tempo de 0.5 h. A difração de raios X identificou que todos os filmes apresentam estrutura wurtzita e sistema cristalino hexagonal de grupo espacial P63mc. As técnicas de microscopia eletrônica e de força atômica permitiram a observação das mudanças superficiais provocas pelo acréscimo de oxigênio na atmosfera do processo, além de permitir mensurar a espessura dos filmes. Todos os filmes finos produzidos neste trabalho apresentaram transmitância óptica acima dos 70% e valores de resistividade elétrica que variaram entre 10−3 e 10−4 Ωcm. O cálculo de otimização da geometria corrobora com os resultados experimentais de DRX, que mostram a distorção nos sítios octaédricos dos íons Al3+ e Ti4+ originando uma rede cristalina assimétrica e com baixa grau estequiométrico. A estrutura eletrônica de bandas possibilitou observar a disposição das bandas de valência e condução em função do incremento de O na rede e o estado semicondutor dos filmes, o quais apresentam valores de Eg próximos da estrutura de ZnO puro e a natureza covalente das ligações ZnO (⊥ c).

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