| Resumo: |
Nesta
dissertação de mestrado são apresentadas todas as etapas pertinentes a
construção de um aparato experimental capaz de detectar por via
acústica, o efeito magnetocalórico (EMC) de amostras tanto em volume
quanto em pó. Tal experimento fundamenta-se em princípios envolvidos na
técnica fotoacústica e consiste em alocar uma amostra magnetocalórica
em uma câmara (célula) acústica fechada contendo um gás. A aplicação de
um campo magnético modulado sobre a amostra, provoca, através do EMC,
um aumento periódico em sua temperatura. Trata-se de uma técnica de
medida direta que não necessita de um sensor de temperatura em contato
com a amostra e que permite o estudo de materiais magnetocalóricos a
baixos campos magnéticos. O experimento magnetoacústico, como o
denominamos, mostrou eficiência ao ser posto sob teste em uma amostra
de gadolínio (Gd) em volume, revelando precisamente o valor da
temperatura de transição magnética. Ainda, foram testadas com medidas
magnetoacústicas amostras em pó dos compostos da família Gd-Si-Ge, a
saber, Gd5Si2Ge2 tratada termicamente a 1300 ºC por 1 hora e
Gd5,09Si2,03Ge1,88 como fundida. Os resultados mostram que o sistema
desenvolvido capta precisamente temperaturas de transição magnética,
indicando, por meio da presença de histerese, a ordem da transição.
Além disso, a célula magnetoacústica proporcionou uma excelente
sensibilidade com relação a identificação de fases minoritárias.
Paralelamente a construção do aparato experimental magnetoacústico,
apresentamos o desenvolvimento de uma célula fotoacústica aberta (OPC)
que permite a variação de temperatura do corpo de prova entre -30
(243K) e 100 C (373K). Por meio desta OPC e iluminação com
diodo-laser estudamos a influência da espessura da amostra e da
freqüência de modulação do laser na determinação da temperatura de
Curie do Gd. Este estudo revelou que, no que se refere à identificação
da temperatura de transição, há uma transferência de sensibilidade do
sinal para a fase quando tendemos ao regime termicamente grosso, seja
aumentando a espessura ou na variação de freqüência de modulação. A
temperatura de Curie de 292 K foi obtida tanto da fase quanto do sinal
fotoacústico, estando em pleno acordo com o valor obtido no método
magnetoacústico, bem como os registrados na literatura.
Palavras-chaves: Efeito magnetocalórico; Efeito Fotoacústico; Difusividade.
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