Papers by Carlos Bergmann
ACS Applied Materials & Interfaces, 2013
This work has focused on the development of electrospun TiO 2 fiber composite photoelectrodes for... more This work has focused on the development of electrospun TiO 2 fiber composite photoelectrodes for hydrogen production by water splitting. For comparison, similar photoelectrodes were also developed using commercial TiO 2 (Aeroxide P25) nanoparticles (NPs). Dispersions of either fibers or P25 NPs were used to make homogenous TiO 2 films on fluorine-doped SnO 2 (FTO) glass substrates by a doctor blade (DB) technique. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed a much lower packing density of the DB fibers, with respect to DB-P25 TiO 2 NPs; this was also directly reflected by the higher photocurrent measured for the NPs when irradiating the photoelectrodes at a light intensity of 1.5AM (1 sun, 1000 W/m 2 ). For a better comparison of fibers vs. NPs, composite photoelectrodes by dip-coating (onto FTO) TiO 2 sol-gel (SG) matrixes containing an equal amount (5 or 20 wt %) of either fibers or P25 NPs were also investigated. It emerged that the photoactivity of the fibers was significantly higher. For composites containing 5 wt % TiO 2 fibers, a photocurrent of 0.5 mA/cm 2 (at 0.23 V vs Ag/AgCl) was measured, whereas 5 wt % P25 NPs only provided 0.2 mA/cm 2 . When increasing to 20 wt % fibers or NPs, the photocurrent decreased, because of the formation of microcracks in the photoelectrodes, because of the shrinkage of the sol−gel. The high photoactivity of the fiberbased electrodes could be confirmed by incident photon to current efficiency (IPCE) measurements. Remarkably, the IPCE of composites containing 5 wt % fibers was between 35% and 40% in the region of 380−320 nm, and when accounting for transmission/reflection losses, the absorbed photon to current efficiency (APCE) was consistently over 60% between 380 nm and 320 nm. The superior photoactivity is attributed to the enhanced electron transport in the electrospun fibers, with respect to P25 NPs. According to this study, it is clear that the electronic connectivity ensured by the sol−gel also contributes positively to the enhanced photocurrent.
RESUMO O lodo resultante do processo de galvanoplastia possui metais pesados, implicando em risco... more RESUMO O lodo resultante do processo de galvanoplastia possui metais pesados, implicando em riscos ao ambiente e a saúde da população, quando estocados ou descartados inadequadamente. Uma alternativa de uso seria como matéria-prima para a indústria cerâmica convencional, que apresenta grande potencial para sua absorção O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de uso do lodo de galvanoplastia na
Tecno Logica, May 8, 2015
O trabalho consiste em determinar a influência da umidade sob tensão constante, na resistência me... more O trabalho consiste em determinar a influência da umidade sob tensão constante, na resistência mecânica sob flexão para alumina de alta pureza. Para tanto, foram fabricados, por compactação uniaxial, corpos de prova de alumina sinterizada de alta pureza (APC3017ALCOA) contendo 0,6% de MgO com o objetivo de evitar o crescimento exagerado de grãos, nas dimensões de 5x5x50mm 3 . Os corpos de prova foram sinterizados a 1600°C em atmosfera ambiente. Após foi determinada sua resistência mecânica na situação de "como fabricados". Numa etapa posterior, foram submetidos a diferentes valores de tensões e tempos constantes com um número de ciclos crescentes, após o que tiveram determinadas suas resistências mecânicas. Os resultados obtidos caracterizam a diminuição da resistência mecânica com o aumento da carga sob umidade (FAPERGS/UFRGS).
2e Ca 2+ em uma cerâmica vermelha, simulando o processo de efl orescência. Foram moldados corpos ... more 2e Ca 2+ em uma cerâmica vermelha, simulando o processo de efl orescência. Foram moldados corpos cerâmicos (70 x 27 x 9 mm 3 ) por extrusão a vácuo, formulados com diferentes teores de CaSO 4 .2H 2 O (0, 2, 4, 8, 16% em peso) e queimados a diferentes temperaturas (800, 850, 900, 950 °C) por 12 h. A microestrutura foi avaliada quanto à absorção de água, porosidade aparente e distribuição de tamanho de poros. A efl orescência foi avaliada segundo a norma ASTMC67/2003 e por ensaios de solubilização dos íons SO 4 2e Ca 2+ após períodos de 1 h com os corpos cerâmicos imersos em água quente e por 7, 14 e 28 dias consecutivos com os corpos cerâmicos submersos em água fria. Também foram realizados testes de condutividade elétrica nos solubilizados dos corpos cerâmicos durante os períodos de 1 h e de 7 dias de ensaio e avaliou-se a potencialidade desses íons na formação do fenômeno em função da temperatura. Na quantifi cação do fenômeno de efl orescência foi desenvolvida uma metodologia por análise de imagem. Os resultados obtidos permitiram estabelecer uma relação entre a efl orescência dos íons investigados, propriedades físicas (absorção de água e porosidade aparente), distribuição do tamanho dos poros, solubilização e condutividade elétrica. Palavras-chave: efl orescência, sulfato de cálcio, materiais cerâmicos.
Transport in Porous Media, 2011
Este trabalho mostra que a eletroforese é uma excelente forma alternativa de conformação de mater... more Este trabalho mostra que a eletroforese é uma excelente forma alternativa de conformação de materiais cerâmicos. O estudo envolve a atuação de um campo elétrico aplicado sistematicamente em uma solução de argila em suspensão. A eletroforese induzida faz com que a massa se deposite em um dos eletrodos enquanto que a água se dirige ao outro eletrodo. Desta forma a argila ganha forma e a água é retirada no sentido oposto. A idéia foi construir uma matriz para conformação de monolitos de cordierita que são protótipos de laboratório para filtros de partículas sólidas. Ao invés dos processos tradicionais de conformação de materiais cerâmicos foi utilizado o recurso fornecido pelo fenômeno eletroforese. A compactação da cordierita pelo processo de eletroforese mostrou-se de igual eficácia à obtida pelos processos tradicionais, obtendo peças das mais diferentes formas com custo de produção bem menor. A eletroforese como forma de conformação mecânica é uma técnica ainda não desenvolvida por indústrias cerâmicas, mas que pode ser uma solução barata e eficaz capaz de substituir os processos tradicionais como a prensagem e a extrusão ou então ao menos auxiliar estes mesmos processos.
O processamento do couro origina uma grande quantidade de resíduos. Dentre estes, atualmente, o q... more O processamento do couro origina uma grande quantidade de resíduos. Dentre estes, atualmente, o que maior problema acarreta é a serragem da rebaixadeira, oriunda da operação de rebaixamento que tem a função de uniformizar a espessura do couro. A queima desta serragem origina uma cinza composta por diversos óxidos, como Cr 2 O 3 , CaO e SiO 2 , entre outros. A utilização desta cinza como matéria-prima refratária é bastante atraente devido ao grande percentual de Cr 2 O 3 presente visto que este é um óxido de grande interesse na industria de refratários, mas com utilização restrita devido ao seu alto preço. A aplicação deste resíduo na composição de um material refratário faz necessária a análise da refratariedade. A refratariedade é a resistência à deformação plástica de determinado material sob a influência da temperatura. Para materiais cerâmicos, ela envolve um processo mais complexo do que de fusão de um material puro. Os materiais cerâmicos não apresentam um ponto de fusão específico e sim uma faixa de amolecimento, pois são formados por misturas de diferentes óxidos. A avaliação da refratariedade é realizada através do ensaio do cone pirométrico.Neste trabalho, utilizou-se uma cinza proveniente da queima da serragem de couro curtido ao cromo em formulações com alumina. Os percentuais de cinza utilizados foram de 2%, 5%,10%, 20% e 30% em peso, além destes, uma formulação com 5% de Cr 2 O 3. Os resultados obtidos indicaram que foi possível obter materiais refratários utilizando a cinza de serragem curtida ao cromo em formulações com alumina. (CNPq-Fapergs)
Advances in Science and Technology, Dec 11, 2014
O empacotamento e as características de um corpo sólido obtido por prensagem no processamento de ... more O empacotamento e as características de um corpo sólido obtido por prensagem no processamento de materiais cerâmicos dependem diretamente da granulometria do material utilizado. Neste trabalho, objetivou-se otimizar a resistência mecânica através da avaliação de diferentes composições granulométricas. As composições foram feitas usando-se dois diferentes tipos de alumina: 2011 (granulometria fina) e 3017G (granulometria grosseira). Avaliou-se a distribuição granulométrica, compactação à verde, retração linear na queima, resistência mecânica, porosidade aparente e absorção de água. Como resultado, obteve-se uma relação otimizada entre a distribuição granulométrica e as propriedades físicas avaliadas. (PROPESQ)
Argilas provenientes do recobrimento do carvão mineral, como é de conhecimento, apresenta tempera... more Argilas provenientes do recobrimento do carvão mineral, como é de conhecimento, apresenta temperatura de queima elevada, fator este que limita seu aproveitamento e faz com que esta seja muito pouco utilizada em que pese a sua abundância. Com o propósito de pesquisar aplicações para esta argila em uma massa cerâmica para fabricação de materiais cerâmicos voltados para construção civil (telhas, tijolos...) estudou-se a adição de uma matéria-prima de baixa temperatura de queima, uma argila de caráter fundente, à argila do recobrimento do carvão mineral de Candiota-RS. Neste trabalho, foi avaliado o comportamento da massa cerâmica com o aumento da quantidade de argila fundente. Foram feitas diversas formulações das misturas de argilas e estas conformadas pelo método da prensagem e queimadas em forno do tipo mufla. Após a queima, foram determinadas suas propriedades de resistência mecânica, porosidade e absorção de água para avaliar o efeito da argila fundente à argila do recobrimento do carvão mineral.
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