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Dissertação

{pt_PT=Electric Field Controlled Synthesis of Carbon Nanotubes} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Desde a descoberta dos nanotubos de carbono em 1991, o interesse neste material aumentou exponencialmente. Existem alternativas no que toca a métodos de produção, no entanto, são normalmente caros e demorados. A síntese por chamas surgiu como uma alternativa com enorme potencial, uma vez que é energeticamente eficiente, escalável, económica e rápida. Uma chama de pré-mistura Propano/Ar com co-fluxo de inerte foi utilizada juntamente com um campo elétrico DC moderado para avaliar o efeito na produção mássica e na morfologia dos CNT sintetizados. Reynolds de 250, 300 e 400 foram analisados, visto que estes valores permitem uma chama de envelope favorável à produção de nanotubos. Uma chapa de aço inoxidável 303L atuou como substrato. As medições de massa realizadas levaram à conclusão de que a aplicação de voltagem ao substrato resulta em aumento da produção. Para todas as condições testadas, aplicar 30V ao substrato provou ser a situação ideal para melhorar a produção mássica. Em contrapartida, voltagens negativas não mostraram sinais de ganhos em termos de massa e revelaram alguma inconsistência, com uma evolução mássica exibindo comportamentos diferentes para Reynolds distintos. Concluiu-se também que o diâmetro esperado diminui com a voltagem aplicada e que a atividade catalítica é melhorada. Medições de temperatura e análise de PIV mostraram que a presença do campo elétrico não afeta o escoamento da mistura. Adicionalmente, o mecanismo da taxa de crescimento mássico revelou ser idêntico independentemente da presença do campo, e um modelo analítico monomolecular foi sugerido para o descrever. , en=Since the discovery of CNT in 1991, research in this material has risen exponentially. There are several alternatives when it comes to production methods, however, these are generally very costly and time consuming. Flame synthesis emerged as an alternative, seeing that cost-effectiveness is class leading, it is scalable, energy efficient and fast. A premixed Propane/Air flame with inert co-flow was employed, along with a moderate DC electric field to assess the effect on mass production and morphology of CNT yielded with electric bias. Reynolds numbers of 250, 300 and 400 were analysed, seeing that these values provide an envelope flame shape favourable towards CNT production. A supported plate of 303L stainless steel acted as the substrate. Mass measurements were performed, and it was concluded that applying voltage to the substrate results in increase of mass production. For all the conditions tested, applying 30V to the substrate proved to be the optimal situation regarding mass production improvements. On the other hand, negative voltages showed no signs of significant mass gains and revealed some inconsistency, showing different behaviours for distinct Reynolds. It was observed that the expected diameter decreases when voltage is applied to the substrate and that catalytic activity is enhanced. Temperature measurements and PIV analysis lead to the conclusion that the presence of the electric field does not affect the mixture flow. Moreover, the mechanism of mass growth rate revealed to be similar whether the field is present or not and a monomolecular model was proposed for its description.}
Keywords: {pt=Nanotubos de Carbono, síntese por chama, campo eléctrico, crescimento mássico, velocimetria de imagem de partículas, chama de pré-mistura., en=Carbon Nanotubes, flame synthesis, electric field, mass growth, particle image velocimetry, premixed flame.}

Discussão: dezembro 6, 2019, 16:0