RAPPORT ENTRE LE DÉBIT ANNUEL ET CERTAINES GRANDEURS

Análises de microscopia eletrônica mostrando as superfícies antes e após a deposição de nanopartículas, distribuição de grãos e morfolo- gia, grau de adesão dos elementos químicos da maguemita nos substra- tos, são explorados nessa seção.

As imagens apresentadas a seguir, Figuras 3.10 e 3.11, foram ob- tidas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e mostram a topografia das superfícies utilizadas na pesquisa, sem a deposição de nanopartículas.

Figura 3.10-Análises de microscopia eletrônica de varredura para o substrato liso de cobre.

Substrato Liso

Ampliação 250x Ampliação 2000x Ampliação 10000x

Figura 3.11-Análises de microscopia eletrônica de varredura para o substrato rugoso de cobre.

Substrato Rugoso

As imagens revelam irregularidades topográficas mais acentuadas para o substrato rugoso, Figura 3.11. O conhecimento do tipo de super- fície é importante para a análise dos testes de ebulição. Superfícies ru- gosas são mais susceptíveis ao aumento do coeficiente de transferência de calor durante o regime de ebulição nucleada, favorecidas pelo maior número de sítios de nucleação.

A Figura 3.12 mostra o nível de pureza do substrato de cobre, obtido também por microscopia eletrônica, antes da realização dos en- saios. O substrato apresentou 97,09% de Cu e 2,91% de Sr como mate- rial residual. Essa análise superficial é importante, pois, na sequência, ambos os substratos são revestidos por camada(s) de nanopartículas de maguemita. Assim, a qualidade do revestimento pode ser confirmada através da análise de composição química dos elementos corresponden- tes.

Figura 3.12-Análisequímica dos substratos antes da deposição de nano- partículas.

Cu (97,09%); Sr (2,91%)

A Figura 3.13, a seguir, mostra a superfície rugosa revestida com nano- partículas de maguemita de diâmetro médio de 10nm.

Figura 3.13-Análises de microscopia eletrônica de varredura para o substrato rugoso com deposição de maguemita (10nm de diâmetro).

Substrato Rugoso com Mag_10nm

Ampliação 250x Ampliação 2000x Ampliação 10000x

Através da sequência de ampliações mostradas na figura é possí- vel distinguir as regiões com grandes acúmulos de nanopartículas da- quelas mais escassas em nanopartículas. A partir da análise química da amostra, Figura 3.14, os constituintes básicos da maguemita, ferro e oxigênio, aparecem em quantidades depositadas em torno de 15 e 4%, respectivamente.

Figura 3.14-Análise química do substrato rugoso com deposição de nanopartículas de 10nm de diâmetro.

Cu (80,62%); Fe(14,54%); O(4,05%); Si(0,73%), Al(0,06%)

A Figura 3.15,mostra a superfície lisa revestida com nanopartícu- las de maguemita de 10nm de diâmetro.

Figura 3.15-Análises de microscopia eletrônica de varredura para o substrato liso com deposição de maguemita (10nm de diâmetro).

Substrato Liso com Mag_10nm

Ampliação 250x Ampliação 2000x Ampliação 10000x

As imagens mostram uma distribuição mais uniforme de nanopar- tículas sobre o substrato, se comparado ao caso anterior. Contudo, a relação entre as características da superfície do substrato de cobre e o tamanho das nanopartículas depositadas tem, como efeito, um substrato com baixas irregularidades topográficas, fazendo com que essa superfí- cie se aproxime do próprio substrato liso sem deposição.

A análise química mostrou níveis de concentrações de ferro e oxigênio mais acentuados para esse caso, ver Figura 3.16.

Figura 3.16-Análise química do substrato liso com deposição de nano- partículas de 10nm de diâmetro.

Para os substratos que receberam revestimento com as nanopartí- culas de 80nm de diâmetro, além das análises utilizando o MEV, foram obtidas ampliações mais profundas utilizando o FEG – Microscópio Eletrônico de Varredura de Efeito de Campo. A Figura 3.17 mostra o resultado da visualização do FEG para o substrato rugoso. É possível verificar a modificação estrutural causada pela adesão das nanopartícu- las sobre a superfície de cobre. Percebe-se, ainda, através da ampliação de 50000 vezes, uma distribuição uniforme, lembrando uma esponja, das nanopartículas de maguemita sobre o disco de cobre.

Figura 3.17-Análises de FEG para o substrato rugoso com deposição de maguemita (80nm de diâmetro).

Substrato Rugoso com Mag_80nm

Ampliação 5000x Ampliação 10000x Ampliação 50000x

A Figura 3.18 mostra a análise química efetuada para o substrato rugoso com deposição de nanopartículas de 80nm de diâmetro. É inte- ressante observar que, tanto o substrato liso com deposição de nanopar- tículas de 10nm, quanto o substrato rugoso com deposição de partículas maiores (80nm), apresentam características semelhantes em composição e quantidade de seus elementos químicos depositados, como se pode observar comparando as Figuras 3.16 e 3.18. A análise microestrutural para a superfície lisa com deposição de nanopartículas de 80nm de diâ- metro pode ser visualizada na Figura 3.19.

Figura 3.18 - Análise química do substrato rugoso com deposição de nanopartículas de 80nm de diâmetro.

Cu (67,43%); Fe(27,53%); Si(5,04%)

Figura 3.19 – Análises de FEG para o substrato liso com deposição de maguemita (80nm de diâmetro).

Substrato Liso com Mag_80nm

Ampliação 5000x Ampliação 10000x Ampliação 50000x

As duas primeiras imagens à esquerda na Figura 3.19, mostram regiões com grandes aglomerados de partículas e áreas com sinais de rugosidade e livres de nanopartículas. A última imagem à direita, na Figura 3.19, repete a característica esponjosa para o revestimento de nanopartículas sobre o substrato.

A seguir, a Figura 3.20 apresenta a análise dos elementos químicos encontrados sobre a superfície lisa após o revestimento com nanopartí- culas de 80nm de diâmetro. O resultado mostra a adesão de ferro prove- niente da maguemita e resíduos de silício.

Figura 3. 20 - Análise química do substrato liso com deposição de nano- partículas de 80nm de diâmetro.

Cu (87,68%);Fe(8,77%); Si(3,56%)

3.7 PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS DO FLUIDO DE