Dissertação

{pt_PT=Carbon nanotube synthesis by impinging flame} {} EVALUATED

{pt=Desde o início da sua descoberta em 1991, os Nanotubos de Carbono (“Carbon Nano Tubes – CNTs”) têm atraído grandes quantidades de interesse devido às possíveis aplicações. Nos últimos anos a síntese através de chama despoletou um novo rumo de investigação pois é energeticamente eficiente, escalável, rentável, rápido e contínuo, em que a chama fornece as espécies químicas para a nucleação de CNTs. Pretende-se sintetizar CNTs recorrendo à combustão e avaliar qual o papel desempenhado pelo estado da superfície do substrato. O propano é a fonte de carbono para a produção de nanotubos e os parâmetros de controle são o Reynolds (Re) e a razão de equivalência (φ), onde se obteve um ponto ótimo com Re = 700 e φ = 1.6. Os materiais colocados sobre a ação da chama são essencialmente compostos por Fe, Ni e Fe/Cr/Ni sendo que as microestruturas encontradas são caracterizadas com um microscópio eletrónico (FESEM) que ajuda a visualizar as estruturas e pelo raio-X (XRD) que providencia dados sobre a composição. Geraram-se CNTs com variadas dimensões sendo que os maiores possuem diâmetros na ordem dos 500 nm e os menores cerca de 18 nm. Juntamente com os nanotubos formaram-se estruturas metálicas de Perlite e Austenite a temperaturas características de 850ºC. É possível concluir que a temperatura é um fator chave no crescimento de CNTs, que a configuração tipo impinging dá as condições suficientes e necessárias à formação sólida de nanotubos e que o recozimento do aço produz Perlite que não permite a deposição de CNTs., en=the beginning of its discovery in 1991, Carbon Nano Tubes (CNTs) have attracted large amounts of interest due to the possibilities of application. In recent years, flame synthesis has triggered a new direction of research. Flame synthesis is energy efficient, scalable, cost-effective, fast and continuous, in which the flame provides the chemical species indispensable for the nucleation of CNTs. This work aims to synthesise CNTs using combustion and to evaluate which role played by the state of the surface of the substrate. Propane is the source of carbon to produce nanotubes, and the control parameters are the Reynolds (Re) and the equivalence ratio (φ). An optimal point is attained with Re = 700 and φ = 1.6. CNT growth is observed on several substrates composed of Fe, Ni and Fe/Cr/Ni. The obtained microstructures are characterised by an electron microscope (FESEM) which helps to visualise the structures and by the X-ray (XRD) that provides data on composition. CNTs with varying dimensions were generated. The biggest nanotubes acquired have diameters in the order of 500 nm, and the smallest ones can have up to 18 nm. Together with the nanotubes, metallic structures of Perlite and Austenite at characteristic temperatures of 850ºC were formed. It is possible to conclude that temperature is a critical factor in the growth of CNTs and the impinging flame configuration gives enough and necessary conditions for the stable formation of nanotubes. The annealing of the steel (Fe/Cr/Ni) produces Perlite that does not allow the CNT deposition.}
{pt=304 aço inoxidável, ferro, nanocristais de ferro, Nanotubos de Carbono, rede de níquel. síntese de chama, en=304 stainless steel, Carbon Nano Tubes, flame synthesis, iron nanocrystals, iron, nickel mesh.}

Março 1, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Luísa Maria Leal da Silva Marques

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Especialista

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar