Efeito do campo elétrico na sinterização de vidros no sistema Li2O-SiO2

Autor(es)

João Matheus Rugeri Murdiga

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2021-12-06

Membros da banca

Eduardo Bellini Ferreira; Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone; Joao Gustavo Pereira da Silva

• Orientador: Eduardo Bellini Ferreira; Claudio Jose Magon

Resumo

 As elevadas temperaturas e tempos necessários para a sinterização de materiais cerâmicos têm estimulado a busca por melhores alternativas, como a aceleração do processo pela aplicação de um campo elétrico. Essa técnica vem sendo estudada há alguns anos em materiais cerâmicos policristalinos, mas só recentemente passou a ser testada na sinterização de compactos de vidros em pó. Uma das abordagens é o Flash Sintering, que utiliza um forte campo elétrico para promover a rápida sinterização através da passagem de corrente pela amostra, o que gera um aquecimento extremo durante poucos segundos, gerando efeito Joule. No entanto, vários aspectos da aplicação da técnica à compactos de vidros em pó precisam ser melhor entendidos, como a função de cada óxido do vidro no processo, a influência da composição química, a relação entre Flash e cristalização simultânea, entre outros. O presente trabalho foi bem sucedido ao elaborar um software de inteligência artificial baseada nos algoritmos de Canny e de Limiarização de Gauss para a detecção do corpo de prova, possibilitando o cálculo Frame a Frame da retração do corpo de prova ao longo dos experimentos de Flash Sintering de vidros. O modelo de clusters, também foi programado, esse modelo permite estimar o comportamento da sinterização de materiais vítreos através de fluxo viscoso, e em conjunto com o software anterior permite calcular as taxas de aquecimento do corpo de prova. Um modelo baseado em diversos processos físicos foi desenvolvido para simular o Flash, e o resultado comparado a resultados experimentais, apresentando uma similaridade notável com as situações práticas. Por fim, experimentos de sinterização foram realizados com e sem a presença de campo elétrico em duas composições no sistema Lítia-Sílica, tendo como composição principal o dissilicato de lítio, esses experimentos foram utilizados na validação dos resultados computacionais e puderam comprovar a eficiência do software desenvolvido e do modelamento matemático do processo. (AU)

• Processo FAPESP: 19/13742-1 - Estudo do efeito de fatores elétricos na sinterização e cristalização de vidros no sistema Li2O-SiO2
• Beneficiário: João Matheus Rugeri Murdiga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado