| Resumo: |
Nos
últimos anos tem havido uma crescente preocupação com o meio ambiente,
impulsionando a comunidade científica mundial a pesquisar tecnologias
mais eficientes, bem como buscar alternativas aos principais processos
da sociedade moderna que se constituem fontes de degradação ambiental.
Um desses processos é o hodierno método de refrigeração. Dentre as
possíveis alternativas, a refrigeração magnética tem surgido como a
mais promissora. Ela se fundamenta no chamado Efeito Magnetocalórico
(EMC), isto é, a correspondente variação de temperatura adiabática ou a
variação de entropia isotérmica sofrida por um material magnético
quando este é submetido a uma variação de campo magnético. Um dos
métodos de investigação e caracterização dos materiais magnetocalóricos
(MC) é a técnica de detecção acústica, na qual a variação de
temperatura sofrida pela amostra MC ao ser submetido a um campo
magnético modulado é captada acusticamente. Nesta tese, uma montagem
magnetoacústica foi construída e aplicada ao estudo da ciclagem térmica
em três materiais MC: o Gd, a liga Gd5,09¿2,03Si1,88 como fundida e um
composto ainda não publicado, Gd4,7Nd0,3Si4,0 tratado termicamente.
Amostras tanto em volume como em pó foram analisadas e verificou-se uma
diferença significativa entre as curvas de aquecimento e resfriamento,
a qual atuava mesmo em transições de segunda ordem. Descobriram-se duas
causas: a umidade presente no transdutor acústico quando ar atmosférico
é utilizado e uma reorientação das partículas em amostras em pó quando
estas transitam de ferro para paramagnética ou vice versa. Se nenhuma
cautela for tomada, os erros podem ser superiores a 50 %. Apresenta-se
aqui uma metodologia de secagem do sistema magnetoacústico para a
completa eliminação da influência da umidade. Solucionando o problema
da movimentação das partículas propõem-se pressionar contra a amostra
uma haste de fixação vazada tendo em sua extremidade inferior um
recorte de tela com trama menor ou da mesma ordem da maioria das
partículas. Além disso, determinou-se como distinguir o EMC
convencional do inverso mediante uma inversão de 180 graus da fase do
sinal observada no composto Gd4,7Nd0,3Si4,0. Um estudo paralelo também
desenvolvido nesta tese visou o processamento do material
Gd5,09¿2,03Si1,88 em uma rota de fabricação similar à metalurgia do pó.
Seis faixas de tamanho de partícula foram avaliadas e através de duas
técnicas completamente distintas foi possível estabelecer um limite
mínimo de tamanho de partícula de 40 µm em que o EMC não seja
drasticamente afetado. Ainda mais, contrastando a capacidade de
refrigeração e a entalpia de transição dos pós conclui-se que uma
maximização do EMC ocorre em partículas com tamanho entre 45 e 63 µm.
Palavras chaves: Efeito Magnetocalórico. Efeito Fotoacústica. Magnetoacústica.
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