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dc.contributor.advisorFigueroa, Carlos Alejandro
dc.contributor.authorEcheverrigaray, Fernando Graniero
dc.contributor.otherGonçalves, Sebastián
dc.contributor.otherBurgo, Thiago A. L.
dc.contributor.otherPerottoni, Cláudio Antônio
dc.contributor.otherFarias, Maria Cristina More
dc.date.accessioned2019-03-26T11:44:45Z
dc.date.available2019-03-26T11:44:45Z
dc.date.issued2019-03-26
dc.date.submitted2018-12-12
dc.identifier.urihttps://repositorio.ucs.br/11338/4460
dc.descriptionO atrito é originado por eventos de dissipação de energia devido ao trabalho realizado de forças não conservativas. Os mecanismos nanotribológicos por meio dos quais a dissipação pode ocorrer englobam deformação molecular e efeitos fonônicos, elétricos (eletrônicos e eletrostáticos) e magnéticos. Apesar de sua importância fundamental, esses mecanismos físico-químicos que governam o atrito são pouco compreendidos. Embora a literatura forneça uma riqueza de informações sobre a eficiência energética no estado de baixo atrito, também denominado de superlubricidade estrutural, algumas previsões associadas só puderam ser confirmadas quantitativamente em poucos sistemas sob condições específicas. Sistemas nanoestruturados à base de carbono, tais como filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), possuem uma combinação única de propriedades com potencial tecnológico-industrial para aplicações na área de mecânica e eletromecânica. Nesta tese, busca-se entender o papel das interações elétricas e dos mecanismos envolvidos no atrito desses filmes nanoestruturados. Relata-se que o potencial elétrico e o sinal de atrito em nanoescala que surgem na interface de contato são proporcionais aos teores de hidrogênio das camadas superficiais de a-C:H no regime sem desgaste. As flutuações eletrodinâmicas constatadas no sinal de atrito com diferentes conteúdos de [H]/[C] por nanoindentação seguida de deslizamento unidirecional (NUS) e microscopia de força lateral ou de atrito (LFM/FFM) dependem da deformação molecular e da polarizabilidade atômica, respectivamente. Uma proporção maior de hidrogênio para carbono reduz o potencial da superfície, afetando diretamente as forças dissipativas por meio de uma interação de longo alcance menos eficaz. A superlubricidade estrutural é atribuída a uma baixa polarizabilidade na camada mais externa de a-C:H devido a uma menor densidade eletrônica, o que enfraquece as interações atômico-moleculares (forças de van der Waals), em particular as forças de dispersão de London. Do ponto de vista topológico, propõe-se a formação de nanodomínios multipolares pelo hidrogênio na superfície de a-C:H para atingir a superlubricidade. A compreensão dos mecanismos de amortecimento e o controle de sistemas quase sem atrito visam auxiliar na elaboração de novas estratégias para aplicações em dispositivos micro e nanoeletromecânicos, assim como na redução de custos e impactos ambientais em escala global.pt_BR
dc.description.abstractFriction is originated by energy dissipation events owing to the lost work of non-conservative forces. The nanotribological mechanisms through which this dissipation can occur include molecular deformation and thermal, phononic, electronic (van der Waals) and magnetic effects. Despite its fundamental importance, these physic-chemical mechanisms that govern friction are poorly understood. Although the literature provides a wealth of information on the state of ultra-low friction, termed structural superlubricity, some associated predictions could only be confirmed quantitatively in a few systems under specific conditions. Carbon-based nanostructured systems, such as thin film of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H), have a unique combination of properties with technological-industrial potential for mechanical and electromechanical applications. In this thesis we try to understand the role of the electric interactions and the mechanisms involved in the contact mechanics at atomic-molecular level (fundamental laws) of nanostructured films. Here, we report that the surface potential and frictional forces arising at the sliding interface are proportional to the hydrogen contents of the outermost nanostructured surface atomic layers of a-C:H thin films in the without wear regime. The electromagnetic fluctuations of friction signal with different [H]/[C] contents by nanoindentation followed unidirectional sliding (NUS) and lateral or friction force microscopy (LFM/FFM) depend of the molecular deformation and polarizability, respectively. A higher hydrogen-to-carbon ratio reduces the surface potential, directly affecting frictional forces by a less effective long-term interaction. The superlubricity structural is attributed to a lower polarizability at the outermost nanostructured layer of a-C:H thin films due to a higher hydrogen density, which weakens the atomic-molecular interactions (van der Waals forces), in particular London dispersion forces. From the topological point of view, it is proposed the formation of multipolar nanodomains by hydrogen on the surface of a-C:H to achieve superlubricity. The understanding of damping mechanisms and the control of almost frictionless systems aim to assist in the elaboration of new strategies for applications in micro and nanoelectromechanical devices, such as the reduction of environmental costs and impacts to energy efficiency issues on a global scale.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPESpt_BR
dc.language.isoptpt_BR
dc.subjectNanotecnologiapt_BR
dc.subjectCarbonopt_BR
dc.subjectFísico-químicapt_BR
dc.subjectVan der Waals, Forças dept_BR
dc.subjectNanotechnologyen
dc.subjectCarbonen
dc.subjectChemistry, Physical and theoreticalen
dc.subjectVan der Waals forcesen
dc.titleInterações de van der Waals na superlubricidade de filmes nanoestruturados e hidrogenadopt_BR
dc.typeTesept_BR
mtd2-br.advisor.instituationUniversidade de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/4321200940670105pt_BR
mtd2-br.author.lattesECHEVERRIGARAY, F. G.pt_BR
mtd2-br.program.namePrograma de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiaispt_BR
mtd2-br.contributor.coorientadorMichels, Alexandre Fassini


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