Adaptação e otimização de um sistema micropulling-down para o crescimento de fibras monocristalinas
Data
2015-01-29
Autores
Silva, Marcus Vinicius de Siqueira 
Orientadores
Santo, Ana Maria do Espírito
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
The advances in Science has led to a technological progress in the last few decades. This has motivated the interest in the development of materials with applicable characteristics for miniaturized systems. It is known that monocrystalline fibers show distinct properties when compared to the corresponding bulk crystals, especially in terms of the crystallization kinetic, defects and mechanical behavior. The main characteristic of the Micro-Pulling-Down (?-PD) technique consists in the optimization of the obtained fibers that are long, homogeneous and showing good crystalline quality. In this issue, the development of single crystalline fibers for optical applications and piezoelectric sensors plays an important role in materials science. The subject of this work is the implementation of a ?-PD system for the pulling of single crystalline fibers for the investigation and development of new materials. It was modified a previous ?-PD equipment constructed and donated by the Crystal Growth Laboratory (CLA-IPEN-USP). The behavior of the liquid in the capillary, the geometry of the meniscus and the proper adjustment of the temperature gradient near the solid-liquid interface are essential to the growth success by this technique. For this, a vertical translation system to control the fiber pulling rate was installed. the operational test of the system was performed by exploratory pulling of lithium niobium oxide (LiNbO3). The system was successfully adapted and is appropriate for the growth of oxide fibers with a melting point until 1300°C.
O avanço da ciência, bem como o desenvolvimento tecnológico alcançado nas últimas décadas, têm incentivado o interesse no desenvolvimento de materiais com características específicas para aplicações em sistemas miniaturizados. É conhecido o fato de que as fibras monocristalinas apresentam propriedades diferentes quando comparadas aos cristais volumétricos do mesmo material, em particular, quanto à cinética de cristalização, defeitos e comportamento mecânico. Como característica principal da técnica Micro-Pulling-Down (?-PD), destaca-se a obtenção de fibras longas, homogêneas e com boa qualidade cristalina. Neste aspecto, o desenvolvimento de fibras monocristalinas para aplicações ópticas e em sensores piezelétricos é de grande importância. O presente trabalho apresenta a implementação de um sistema ?-PD para o puxamento de fibras monocristalinas, como ferramenta na investigação de novos materiais. Foi utilizado, para a modificação, um equipamento ?-PD construído e doado pelo Laboratório de Crescimento de Cristais, CLA, IPEN, USP. A disponibilidade de uso deste equipamento é indispensável dentro da infraestrutura intercampi da Universidade Federal de São Paulo, UNIFESP. O comportamento do líquido no capilar, a forma do menisco e o ajuste adequado do gradiente de temperatura são fundamentais para tornar possível o processo de crescimento por meio desta técnica. Para tal, foi instalado um sistema de translação para o controle de velocidade de puxamento da fibra. O teste operacional do sistema foi feito por ensaios de puxamento de fibras de niobato de lítio (LiNbO3). O sistema foi adaptado com sucesso e é apropriado para o crescimento de fibras de matérias óxidos com ponto de fusão até 1300ºC.
O avanço da ciência, bem como o desenvolvimento tecnológico alcançado nas últimas décadas, têm incentivado o interesse no desenvolvimento de materiais com características específicas para aplicações em sistemas miniaturizados. É conhecido o fato de que as fibras monocristalinas apresentam propriedades diferentes quando comparadas aos cristais volumétricos do mesmo material, em particular, quanto à cinética de cristalização, defeitos e comportamento mecânico. Como característica principal da técnica Micro-Pulling-Down (?-PD), destaca-se a obtenção de fibras longas, homogêneas e com boa qualidade cristalina. Neste aspecto, o desenvolvimento de fibras monocristalinas para aplicações ópticas e em sensores piezelétricos é de grande importância. O presente trabalho apresenta a implementação de um sistema ?-PD para o puxamento de fibras monocristalinas, como ferramenta na investigação de novos materiais. Foi utilizado, para a modificação, um equipamento ?-PD construído e doado pelo Laboratório de Crescimento de Cristais, CLA, IPEN, USP. A disponibilidade de uso deste equipamento é indispensável dentro da infraestrutura intercampi da Universidade Federal de São Paulo, UNIFESP. O comportamento do líquido no capilar, a forma do menisco e o ajuste adequado do gradiente de temperatura são fundamentais para tornar possível o processo de crescimento por meio desta técnica. Para tal, foi instalado um sistema de translação para o controle de velocidade de puxamento da fibra. O teste operacional do sistema foi feito por ensaios de puxamento de fibras de niobato de lítio (LiNbO3). O sistema foi adaptado com sucesso e é apropriado para o crescimento de fibras de matérias óxidos com ponto de fusão até 1300ºC.
Descrição
Citação
SILVA, Marcus Vinicius de Siqueira. Adaptação e otimização de um sistema micropulling-down para o crescimento de fibras monocristalinas. 2015. 93f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo, São José dos Campos, 2015.