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Absence of ferromagnetic order in high quality bulk Co-doped ZnO samples.
(2010) Carvalho, Hugo Bonette de; Godoy, Marcio Peron Franco de; Pais, Rafael Witter Dias; Mir, Mirta; Zevallos, Ângela Maria Ortiz de; Iikawa, Fernando; Brasil, Maria José Santos Pompeu; Chitta, Valmir Antônio; Ferraz, Wilmar Barbosa; Boselli, Marco Aurélio; Sabioni, Antônio Claret Soares
Bulk Zn1−xCoxO samples were synthesized via standard solid-state reaction route with different Co molar concentrations up to 21%. A detailed microstructural analysis was carried out to investigate alternative sources of ferromagnetism, such as secondary phases and nanocrystals embedded in the bulk material. Conjugating different techniques we confirmed the Zn replacement by Co ions in the wurtzite ZnO structure, which retains, however, a high crystalline quality. No segregated secondary phases neither Co-rich nanocrystals were detected. Superconducting quantum interference device magnetometry demonstrates a paramagnetic Curie–Weiss behavior with antiferromagnetic interactions. We discuss the observed room temperature paramagnetism of our samples considering the current models for the magnetic properties of diluted magnetic semiconductors.
Cinética de evaporação do óxido de zinco.
(2000) Duarte, Neilson; Ferraz, Wilmar Barbosa; Sabioni, Antônio Claret Soares
Este trabalho descreve a cinética de evaporação de cerâmica policristalina de ZnO entre 1097 e 1300o C, em atmosferas de oxigênio, ar e nitrogênio. Os resultados obtidos são apresentados na forma de equações de Arrhenius, para as diferentes condições experimentais utilizadas.
Comportamento elétrico de mulita obtida do topázio.
(2005) Soares, Robson de Miranda; Soares, Demétrio Arthur Werner; Hosken, Camila Martins; Machado, Wagner Souza; Ferraz, Wilmar Barbosa; Sabioni, Antônio Claret Soares
Medidas de resistividades elétricas de cerâmicas de mulita do topázio, com a razão Al2O3/SiO2 igual a 1,63, foram realizadas entre 25º e 324ºC. Pós de mulita com diferentes granulometrias foram compactados na forma de pastilhas cilíndricas sob pressão de 60 e 100kN/cm2. Os corpos verdes foram sintentizados a 1600ºC, 4h, em ar. As densificações variaram de 78,49% (mulita de baixa densidade) a 93,04% (mulita de alta densidade). As resistividades variaram de 10^10 ohm.m, à 25º C a 10^4 ohm.m a 324ºC. As energias de ativação foram iguais a 0,8 eV. Nas condições experimentais utilizadas, a mulita tem comportamento de semicondutor intríseco e os valores obtidos para a largura da faixa proibida de energia foram 1,54 eV e 1,74 eV, para as mulitas de baixa e alta densidades, respectivamente. Esses valores são intermediários aos disponíveis na literatura para mulita 3:2 e mulita 2:1.
Determinação experimental das difusividades do oxigênio, do cromo e do ferro em filmes de óxidos e verificação da sua relação com a oxidação de uma liga modelo Fe-15%Cr.
(2016) Souza, João Nepomuceno Veiga de; Sabioni, Antônio Claret Soares; Ji, Vincent; Sandim, Hugo Ricardo Zschomler; Soares, Demétrio Arthur Werner; Ferraz, Wilmar Barbosa
Neste trabalho, foram medidas as difusividades do oxigênio, do cromo e do ferro em filmes de óxidos formados por oxidação térmica na superfície de uma liga modelo Fe-15%Cr entre 750 e 900ºC, em atmosfera de ar sintético. Os experimentos de difusão do oxigênio foram realizados em forno tubular na faixa de temperatura entre 750 e 900ºC pelo método da troca isotópica, utilizando-se o isótopo 18O como traçador do oxigênio, numa atmosfera de 18 2 Ar + 21% O . Os experimentos de difusão do cromo, entre 750 e 900ºC, e do ferro, entre 750 e 850ºC, foram realizados utilizando-se, respectivamente, o 54Cr e o 57Fe , como traçadores do cromo e do ferro, que foram depositados na superfície da amostra, por evaporação, utilizando um feixe de elétrons sob vácuo. Após os tratamentos térmicos de difusão, os perfis de difusão dos traçadores 18O , 54Cr e do 57Fe foram estabelecidos por Espectrometria de Massa de Íons Secundários (SIMS) e os coeficientes de difusão efetivos foram determinados utilizando soluções apropriadas da segunda lei de Fick. Os valores dos coeficientes de difusão em volume e em contornos de grãos foram determinados utilizando-se a equação de Le Claire para cinética de difusão intergranular do tipo B e a equação de Hart. Os resultados mostram que as difusividades do oxigênio, em volume, efetivas e em contornos de grãos são mais baixas do que as correspondentes difusividades do cromo e do ferro, enquanto que as difusividades do ferro são maiores do que as do cromo. Os coeficientes de difusão em contornos de grãos, do oxigênio, do cromo e do ferro, são de 104 a 105 ordens de magnitude maiores do que os correspondentes em volume, mostrando que os contornos de grãos são vias rápidas para a difusão desses elementos em filmes de óxidos formados sobre a liga Fe-15%Cr. Como conseqüência, a taxa de oxidação da liga é controlada, principalmente, pela difusão em contornos de grãos. As constantes de oxidação parabólicas foram calculadas pela Teoria de Wagner utilizando-se os coeficientes de difusão do cromo e do oxigênio medidas neste trabalho e os resultados são próximos aos obtidos experimentalmente num trabalho prévio, assumindo que a difusão ocorre em regime extrínseco. A comparação dessas constantes de oxidação mostra que a difusividade do cromo é mais importante que a do oxigênio, sendo alta o suficiente para manter a taxa de oxidação da liga.
Diffusion of the 65Zn radiotracer in ZnO polycrystalline ceramics.
(2003) Nogueira, Maria Auxiliadora das Neves; Ferraz, Wilmar Barbosa; Sabioni, Antônio Claret Soares
Zinc self-diffusion coefficients were measured in polycrystalline ZnO of high density (>99% of the theoretical density) and of high purity (> 99.999%). The diffusion experiments were performed from 1006 to 1377 °C, in oxygen atmosphere, for times between 16 and 574 h. The diffusion profiles were established by means of Residual Activity Method using the 65Zn radioactive isotope as zinc tracer. In our experimental conditions, the zinc volume diffusion coefficients can be described by the following Arrhenius relationship: D(cm2/s) = 1.57×10-3 exp[(-2.66 ± 0.26) eV/kT]. In the same experimental conditions, the grain-boundary diffusion coefficients are approximately 4 orders of magnitude greater than the volume diffusion coefficients, and can be described by the Arrhenius relation: D’δ (cm3/s) = 1.59×10-6 exp[(-2.44 ± 0.45) eV/kT], where D’ is the grain-boundary diffusion coefficient and δ is the grain boundary width.
Difusão do gadolínio no combustível nuclear UO2.
(2006) Ferraz, Wilmar Barbosa; Sabioni, Antônio Claret Soares
Coeficientes de difusão do gadolínio foram medidos em volume e em contornos de grão de pastilhas do combustível nuclear UO2. Entre 1505 e 1703 oC, em atmosfera de hidrogênio, o coeficiente de difusão em volume pode ser descrito pela seguinte equação de Arrhenius: D (cm2/s) = 5,3x10-3 exp (-5,1(eV)/kT). Na mesma faixa de temperaturas e na mesma atmosfera, o coeficiente de difusão do gadolínio em contornos de grão do UO2 pode ser descrito pela expressão: D' δ (cm3 / s) = 1,1x1,0-2 exp (-6,3 (eV) / kT), onde D´ é o coeficiente de difusão em contornos de grão e δ é a largura do contorno de grão. Nossos resultados mostram que a difusão em contornos de grão é cerca de quatro ordens de grandeza maior do que a difusão em volume nas mesmas condições experimentais. Para os diferentes isótopos do gadolínio utilizados nas experiências não foi observado efeito isotópico para a difusão do gadolínio no UO2. Não há na literatura dados sobre a difusão do gadolínio no UO2 para comparação com os resultados obtidos neste trabalho.
Effect of grain-boundaries on uranium and oxygen diffusion in polycrystalline UO2.
(2000) Sabioni, Antônio Claret Soares; Ferraz, Wilmar Barbosa; Millot, F.
The influence of grain-boundaries on uranium and oxygen difusion in polycrystalline UO2 has been investigated. Our results show that between 1498°C and 1697°C, in H2 atmosphere, uranium difusion in UO2 grain-boundaries is about ®ve orders of magnitude greater than uranium volume di€usion, in the same experimental conditions. Between 605°C and 750°C, in H2/N2/H2O atmosphere, the oxygen difusion coe cients measured in polycrystalline and single crystalline UO2 are similar, and correspond to the volume difusion.
Evidence of defect-mediated magnetic coupling on hydrogenated Co-doped ZnO.
(2013) Godoy, Marcio Peron Franco de; Mesquita, Alexandre; Avansi Junior, Waldir; Neves, P. P.; Chitta, Valmir Antônio; Ferraz, Wilmar Barbosa; Boselli, Marco Aurélio; Sabioni, Antônio Claret Soares; Carvalho, Hugo Bonette de
Hydrogenated bulk Zn1_xCoxO samples were synthesized via standard solid-state reaction route with Co molar concentrations up to 15 at.%. Magnetic characterization demonstrates a room temperature ferromagnetic behavior associated to a paramagnetic Curie–Weiss component. Detailed microstructural analysis was carried out to exclude the presence of extrinsic sources of ferromagnetism. The magnetization increases linearly as a function of Co concentration. Hall measurements reveal an insulating character for the whole set of samples. In this context, the defect mediated magnetic coupling between the Co atoms under the scope of the bound magnetic polarons model is used to interpret the observed room temperature ferromagnetism.
First study of uranium self-diffusion in UO2 by SIMS.
(1998) Sabioni, Antônio Claret Soares; Ferraz, Wilmar Barbosa; Millot, F.
Uranium self-di€usion coe cients were measured in UO2 single crystals through an original methodology based on the utilization of 235U as tracer and depth pro®ling by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The values of the selfdi €usion coe cients measured in this work, between 1498 and 1697°C, in H2 atmosphere, can be described by the following Arrhenius relation: D (cm2/s).8.54 ´ 10ÿ7exp[)4.4(eV)/kT], and are lower than those previously determined by other authors in `nearly stochiometric' UO2 in the same temperature range. Ó 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
Oxygen diffusion in Bi2O3-doped ZnO.
(2008) Sabioni, Antônio Claret Soares; Daniel, Antônio Márcio J. Mucci; Ferraz, Wilmar Barbosa; Pais, Rafael Witter Dias; Huntz, Anne Marie; Jomard, François
In order to clarify the influence of Bi-doping on oxygen diffusion in ZnO, the bulk and grain boundary oxygen diffusion coefficients were measured in Bi2O3-doped ZnO polycrystals by means of the gas-solid exchange method using the isotope 18O as the oxygen tracer. The experiments were performed on ZnO sintered samples containing 0.1, 0.3 and 0.5 mol% Bi2O3. The diffusion annealings were performed at 942, 1000 and 1092 °C, in an Ar+18O2 atmosphere under an oxygen partial pressure of 0.2 atm. After the diffusion annealings, the 18O diffusion profiles were established by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The results show an increase in the oxygen diffusion in the Bi2O3-doped ZnO, when compared to the oxygen diffusion in the undoped ZnO polycrystal under the same experimental conditions, both in bulk and in grain-boundaries. Moreover, it was observed that the higher the Bi2O3 concentration, the higher the oxygen diffusion. These results suggest that the incorporation of Bi2O3 increases the interstitial oxygen concentration which agrees with an interstitial diffusion mechanism both in bulk and in grain-boundaries.
Oxygen diffusion in pure and doped ZnO.
(2003) Sabioni, Antônio Claret Soares; Ramos, Marcelo José Ferreira; Ferraz, Wilmar Barbosa
Oxygen diffusion coefficients in pure and doped ZnO polycrystals were determined by means of the gas-solid isotope exchange method using the isotope 18O as oxygen tracer. The diffusion experiments were performed from 900 to 1000 °C, under an oxygen pressure of 105 Pa. After the diffusion annealings, the 18O diffusion profiles were determined by secondary ion mass spectrometry. The results of the experiments show that oxygen diffusion in Li-doped ZnO is similar to the oxygen diffusion in pure ZnO, while in Al-doped ZnO the oxygen diffusion is enhanced in relation to that observed in pure ZnO, in the same experimental conditions. Based on these results is proposed an interstitial mechanism for oxygen diffusion in ZnO. Moreover, it was found that oxygen grain-boundary diffusion is ca. 3 to 4 orders of magnitude greater than oxygen volume diffusion in pure and doped ZnO, which means that the grain-boundary is a fast path for oxygen diffusion in ZnO.
Síntese e caracterização de mulita utilizando sílica obtida da casca de arroz.
(2009) Gonçalves, Gislayne Elisana; Sabioni, Antônio Claret Soares; Ferraz, Wilmar Barbosa; Costa, Geraldo Magela da; Brito, Walter de; Dias, José Alves; Garcia, Fillipe Augusto da Costa
Mulita com composição 1,4 Al2O3.SiO2 foi sintetizada a partir de α-alumina comercial (Alfa Cesar Company) e de sílica obtida da calcinação da casca de arroz. Essa sílica possui alta área superficial, alta pureza e pequeno diâmetro médio de partícula. Pós de sílica e de alumina foram misturados na proporção estequiométrica 3Al2O3-2SiO2 correspondente a 71,8 % em peso de Al2O3 e 26,2 % em peso de SiO2, homogeneizados em moinho de disco orbital de alumina antes e após a calcinação a 1100ºC, durante 4 h, ao ar. Em seguida, os pós foram prensados uniaxialmente sob uma pressão de 1200 MPa. Os corpos verdes foram sinterizados a 1650ºC, por 4 h, ao ar. As densidades dos corpos sinterizados foram determinadas pelo método hidrostático. As caracterizações química e estrutural foram realizadas por ICP, DRX e MAS RMN de 29Si, respectivamente, e a análise microestrutural por MEV. Os resultados obtidos mostram que é possível sintetizar cerâmica mulita de alta pureza, com pouca fase vítrea, a partir da α-alumina e sílica, obtida da casca de arroz purificada e calcinada.