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Metadados

%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/04.27.14.44
%2 sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/04.27.14.44.59
%A Oliveira, Rodrigo de Matos,
%T Desenvolvimento de elementos sensores de cerâmicas porosas de ZrO2-TiO2 para aplicação no monitoramento do conteúdo de água em solos
%D 2010
%E Mineiro, Sérgio Luiz (presidente),
%E Nono, Maria do Carmo de Andrade (orientador),
%E Silva, Marcos Dias da,
%E Cairo, Carlos Alberto Alves,
%E Vendrame, Íria Fernandes,
%8 2010-04-20
%J Development of ZrO2 –TiO2 porous ceramics sensing elements for application in soils water content monitoring
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K elementos sensores cerâmicos, água no solo, deslizamento de encostas, ceramic sensing elements, soil water content, hill landslide.
%X A evolução acelerada na área de automação e de controle de parâmetros ambientais, referentes ao monitoramento de umidade do ar e de solos, tem exigido esforços cada vez maiores no estudo e no aprimoramento de novos materiais para serem aplicados como elementos e sistemas sensores mais confiáveis, versáteis e de menor custo. As propriedades químicas e físicas únicas dos materiais cerâmicos do tipo óxidos metálicos, aliadas à sua capacidade de adsorção superficial de moléculas de água os tornam excelentes candidatos para esta aplicação. Neste trabalho foi proposto utilizar um elemento sensor de cerâmica porosa, que estava sendo estudado como sensor de umidade do ar, para realizar uma investigação de sua aplicação como sensor de umidade para monitoramento do conteúdo de água de solos. Este projeto foi direcionado para o monitoramento do conteúdo de água de solos em áreas com risco de deslizamento de encostas, que tem ocasionado catástrofes em várias regiões do Brasil, principalmente nas últimas duas décadas. Para tanto, neste trabalho, as cerâmicas porosas, confeccionadas a partir de pós comerciais de ZrO$_2$ e de TiO$_2$, foram compactadas por prensagem uniaxial e sinterizadas nas temperaturas de 1000, 1100 e 1200 ºC. Foram realizadas as identificações das fases cristalinas presentes pela técnica de difratometria de raios X (DRX), as análises das características morfológicas e das microestruturas dos pós e das cerâmicas sinterizadas pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram analisados os comportamentos das curvas de distribuição de tamanhos de poros obtidas por porosimetria de mercúrio. As caracterizações elétricas, por medições de capacitância, foram realizadas em função de teores crescentes de umidade em duas amostras de solos, previamente selecionadas e caracterizadas. As análises dos resultados indicaram que os elementos sensores de cerâmica porosa de ZrO$_2$-TiO$_2$, desenvolvidos neste trabalho, são muito promissores quanto ao potencial de utilização no monitoramento do conteúdo de umidade de solo. ABSTRACT: The hasty evolution in the area of automation and control of environmental parameters concerning to air and soil moisture monitoring has demanded more and more efforts on the study and improvement of new materials to be applied as sensors and sensing systems more reliable, versatile and at lower cost. The sole chemical and physical properties of the metallic oxides type ceramic materials, allied to their capacity of water molecules surface adsorption, make them excellent candidates for this application. The proposal of this work was an investigation of a porous ceramic sensing element, formerly studied as air humidity sensor, to be applied as moisture sensor in soils water content monitoring. The project aimed the soil water content monitoring in hill landslide hazard areas, which has caused catastrophes in several Brazilian cities, mainly in the last two decades. Therefore, in this work, the porous ceramics manufactured from commercial ZrO$_2$ and TiO$_2$ powders, were compacted by uniaxial pressing and sintered at the temperatures 1000, 1100 and 1200 ºC. The crystal phases present were identified by x-ray diffractometry (XRD); the analysis of the morphological characteristics and of the microstructures of both the powders and the sintered ceramics were carried out through scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, the behavior of the pores sizes distribution curves was obtained by Hg porosimetry. The electric characterization, as function of increasing humidity content of two soil samples, previously selected and characterized, was induced through capacitance measurements. The analyses of the results evidenced that the ZrO$_2$-TiO$_2$porous ceramics sensing elements, developed in this work, are very promising in respect to their potential for utilization as soil moisture content monitoring.
%P 210
%@language pt
%9 Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
%3 publicacao.pdf


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