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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9457
Document type: Dissertação
Title: Produção e caracterização de polímero magnético e isolante elétrico via processo físico de deposição
Author: Vilar, Samuel Corvello 
Advisor: Feil, Adriano Friedrich
Abstract (native): As nanopartículas (NPs) apresentam propriedades químicas e físicas diferenciadas dos seus pares no estado bulk devido aos efeitos de superfície e de forma que surgem devido ao efeito de confinamento quântico. Dois fenômenos físicos de nanopartículas magnéticas são importantes do ponto vista tecnológico: O estado superparamagnético e a formação de monodomínios, que surgem quando partículas têm suas dimensões reduzidas à escala nanométrica (<100 nm). Essa particularidade das NPs magnéticas pode ser combinada com uma matriz polimérica, resultando em um material que seja isolante elétrico e que tenha propriedades magnéticas. No presente trabalho é utilizado um método sintético baseado no processo de deposição física de partículas metálicas sobre o pó de polietileno de alta densidade, via magnetron sputtering, com variação no tempo de deposição de partículas da liga ferro-níquel, chamada de permalloy, resultando em diferentes concentrações metálicas no substrato polimérico. A técnica de medida de Magnetização DC foi utilizada para caracterização magnética do material sintetizado e as propriedades elétricas foram caracterizadas por Espectroscopia de Impedância, que utiliza sinal alternado de tensão e corrente elétrica em diferentes frequências, e por Voltametria de varredura linear, que utiliza sinal contínuo de tensão e corrente elétrica. As medidas de concentração estimada de metal no polímero foram obtidas pelas técnicas EDS (Energy dispersive x-ray spectroscopy) e RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy). Para caracterização morfológica do material obtido foi utilizada a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A partir das medidas magnéticas, o diâmetro dos aglomerados de partículas foi obtido por simulação baseada na Função de Langevin, indicando a existência de nanopartículas no estado superparamagnético, organizadas em monodomínios magnéticos. Esse material é potencialmente atrativo do ponto de vista tecnológico para aplicações em transformadores, substituindo os tradicionais núcleos ferrosos, tendo a vantagem de ser um material mais leve, com propriedades dielétricas, com ausência significativa de histerese magnética e livre de correntes de Foucault.
Abstract (english): Nanoparticles (NPs) exhibit different chemical and physical properties from their bulk counterparts due to surface effects and shape that arise due to the quantum confinement effect. Two physical phenomena of magnetic nanoparticles are technologically important: The superparamagnetic state and the formation of monodomains, which arise when particles have their size reduced to the nanometer scale (<100 nm). This particularity of magnetic NPs can be combined with a polymer matrix, resulting in a material that is electrical insulating and has magnetic properties. In the present work a synthetic method based on the physical deposition process of metallic particles on the high-density polyethylene powder via magnetron sputtering is used, with variation in the deposition time of ferro-nickel alloy particles, called permalloy, resulting in different metallic concentrations in the polymeric substrate. The DC magnetization measurement technique was used for magnetic characterization of the synthesized material and the electrical properties were characterized by impedance spectroscopy, which uses alternating voltage and current signal at different frequencies, and linear scanning voltammetry, which uses continuous signal of voltage and current. Measurements of estimated metal concentration in the polymer were obtained by the EDS (Energy dispersive x-ray spectroscopy) and RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) techniques. For morphological characterization of the material obtained, Scanning Electron Microscopy (SEM) was used. From the magnetic measurements, the diameter of the particle agglomerates was obtained by Langevin Function simulation, indicating the existence of superparamagnetic nanoparticles, organized in magnetic monodomains. This material is potentially attractive from a technological point of view for applications in transformers, replacing the traditional ferrous cores, having the advantage of being a lighter material, with dielectric properties, with a significant absence of magnetic hysteresis and free of eddy currents.
Keywords: Polímero magnético
Nanopartículas
Magnetron sputtering
Magnetic polymer
Nanoparticles
Magnetron sputtering
CNPQ Knowledge Areas: ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Escola Politécnica
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho será publicado como artigo ou livro
Time to release fulltext: 60 meses
Date to release fulltext: 21/12/2025
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9457
Issue Date: 26-Aug-2019
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais

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