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Tipo: Tese
Data do documento: 19-Set-2023
Autor(es): RODRIGUES, Fabrício Augusto dos Santos
Afiliação do(s) Autor(es): UFPA - Universidade Federal do Pará
Primeiro(a) Orientador(a): LEITE, Marcos Allan Reis
Título: Eletrodeposição e caracterização de revestimento de cobre/nanotubos de carbono dopados com iodo em fios de alumínio liga 1350
Título(s) alternativo(s): Electrodeposition and characterization of copper coating / carbon nanotube doped with iodine on 1350 aluminum alloy wires
Citar como: RODRIGUES. Fabrício Augusto dos Santos. Eletrodeposição e caracterização de revestimento de cobre/nanotubos de carbono dopados com iodo em fios de alumínio liga 1350. Orientador: Marcos Allan Reis Leite. 2023. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16056 . Acesso em:.
Resumo: Nanocompósitos baseados em cobre e nanotubos de carbono (Cu/NTC) em matriz metálica vem proporcionando melhorias nas propriedades elétricas e térmicas dos materiais, apresentando grande potencial de aplicação em áreas como o setor elétrico. Grandes desafios são encontrados na transmissão e distribuição de energia elétrica, como perdas técnicas, principalmente por efeito Joule, resultando em baixa eficiência dos condutores convencionais de alumínio (Al). Neste sentido, novos condutores nanoestruturados foram desenvolvidos baseados em cobre/nanotubos de carbono funcionalizados e dopados com iodo (Cu/NTC-f), como revestimento de fios de alumínio Al 1350, utilizando o processo de deposição eletroforética em solução de CuSO4, sob correntes elétricas de 1,2 A, 1,5 A e 1,8 A, foram investigados quanto as suas propriedades elétricas e mecânica. Os condutores Al@Cu/NTC-f foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura; difração de raios-X; espectroscopia Raman; ensaio de tração, além de medições elétricas, em temperatura ambiente e sob aquecimento, via ponte de Kelvin. Os resultados mostram um aumento de aproximadamente 18% do IACS com boa estabilidade sob aquecimento em comparação ao condutor de Al comercial Al 1350, devido as propriedades intrínsecas dos NTCs, funcionalização, boa dispersão e ao efeito dopante do iodo, confirmado por espectroscopia Raman com efeitos redshifts nas sub-bandas de Gint e Gext. A morfologia característica dos filmes finos de Cu/NTC-f, apresentaram estruturas piramidais, aglomerados, estruturas de cobre envolveram os NTCs, bem como NTCs eletrodepositados homogeneamente no substrato de Al com boa cristalinidade, cultivados nas direções CuI (311) e Cu (220), Cu (200), favorecendo a formação de filmes finos com boa cristalinidade. Este método de eletrodeposição de Cu/NTC-f na superfície de fios metálicos mostra-se promissor para a produção de condutores metálicos nanoestruturados de alta ampacidade, estabilidade térmica, baixa densidade e alto desempenho, aplicados em linhas de transmissão de energia elétrica.
Abstract: Nanocomposites based on copper and carbon nanotubes (Cu/NTC) in metallic matrix have been providing improvements in the electrical and thermal properties of materials, presenting great potential for application in areas such as the electrical sector. Great challenges are encountered in the transmission and distribution of electrical energy, such as technical losses, mainly due to the Joule effect, resulting in low efficiency of conventional aluminum (Al) conductors. In this sense, new nanostructured conductors were developed based on functionalized copper/carbon nanotubes and doped with iodine (Cu/NTC-f), as a coating for Al 1350 aluminum wires, using the electrophoretic deposition process in copper sulfate solution, under electrical currents of 1.2 A, 1.5 A and 1.8 A, were investigated for their electrical and mechanical properties. Al@Cu/NTC-f conductors were characterized by scanning electron microscopy; X-ray diffraction; Raman spectroscopy; tensile test, in addition to electrical measurements, at room temperature and under heating, via Kelvin bridge. The results show an increase of approximately 18% of the IACS with good stability under heating compared to the commercial aluminum conductor Al 1350, due to the intrinsic properties of the NTCs, functionalization, good dispersion and the doping effect of iodine, confirmed by Raman spectroscopy with redshifts in the Gint and Gext subbands. The characteristic morphology of the thin films of Cu/NTC-f, presented pyramidal structures, agglomerates, copper structures involved the NTC, as well as NTC homogeneously electrodeposited in the aluminum substrate with good crystallinity, cultivated in the directions (311) and Cu (220), Cu (200), favoring the formation of thin films with good crystallinity. This method of electrodeposition of Cu/NTC-f on the surface of metallic wires shows promise for the production of nanostructured metallic conductors of high ampacity, thermal stability, low density and high performance, applied in electric power transmission lines.
Palavras-chave: Nanotubos de carbono
Eletrodeposição
Linhas de transmissão
Cabos de aluminio
Caboselétricos nanoestruturados
Doped carbon nanotubes
Electrodeposition
Transmission lines
Aluminium cables
Nanostructured electrical cables
Área de Concentração: USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Linha de Pesquisa: MEIO AMBIENTE E ENERGIA
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte URI: Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

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