Ciências e Aplicações Geoespaciais - Dissertações - CRAAM
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- DissertaçãoFotodegradação e fotoestabilização de nanocompósitos a base de polipropileno e óxido de grafenoAmorim, Nathalia Saraiva Quirino Simões de (2021-08-19)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
Este trabalho refere-se à preparação e caracterização de nanocompósitos a base de polipropileno (PP) com a incorporação de óxido de grafeno (GO) e/ou de aditivos fotoestabilizantes, a fim de obter-se materiais com melhorias no desempenho mecânico e na resistência a fotodegradação quando comparados com o PP puro. O trabalho foi dividido em duas etapas: a primeira referente à obtenção e caracterização do GO e de nanocompósitos PP/GO com diferentes concentrações, a fim de definir a concentração com melhor desempenho mecânico; e a segunda etapa referente à obtenção e caracterização de nanocompósitos PP/GO com a concentração definida na etapa anterior e a presença de aditivos fotestabilizantes, seguida de exposição dos materiais ao envelhecimento artificial e caracterização. O GO foi obtido por meio da oxidação química do grafite, usando o método de Hummers modificado, seguida de esfoliação líquida em água e caracterizado por análise termogravimétrica (TGA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e microscopia de força atômica. Os resultados indicaram que o GO obtido teve um alto índice de oxidação e um empilhamento de camadas relativamente baixo. Os nanocompósitos da primeira etapa foram obtidos com concentrações finais de carga de 0,05%, 0,1%, 0,3% e 0,5% em massa. Os corpos de prova de tração foram obtidos por meio de moldagem por compressão, utilizando prensa hidráulica com aquecimento, e os corpos de prova de impacto foram obtidos por meio de injeção. Os resultados de tração e impacto apontaram melhor desempenho mecânico para a composição PP/GO 0,1%, sendo essa concentração definida para ser utilizada na segunda etapa. Os nanocompósitos da segunda etapa foram obtidos na forma de filmes por meio de prensagem em prensa hidráulica com aquecimento. Foram preparadas 5 composições de nanocompósitos PP/GO com diferentes aditivos (antioxidantes, absorvedor de ultravioleta - UV e estabilizantes à luz tipo aminas impedidas - HALS) e 5 composições de referência, de PP puro e aditivos. Os filmes foram expostos em câmara de envelhecimento artificial por até 4 semanas e foram caracterizados por meio de análise do aspecto visual, FTIR e por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Os resultados revelaram que a adição de GO na matriz de PP retardou o processo fotodegradativo do PP, que o absorvedor de UV não foi eficiente na proteção à fotodegradação e que os filmes com HALS obtiveram a melhor proteção contra a fotodegradação dentre todas as composições analisadas, indicando um efeito sinérgico entre HALS/absorvedor de UV e também entre o GO e os aditivos (HALS/absorvedor de UV). - DissertaçãoDesenvolvimento de templates para modelagem do espectro de linhas de desexcitação nuclear em explosões solares utilizando o pacote flukaThereza, Raphael Malagoli (2021-08-18)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
A análise da radiação emitida na faixa de raios-𝛾 em explosões solares, produzida por interações de elétrons e íons acelerados a altas energias (∼ MeV a GeV) com núcleos da atmosfera solar ambiente, fornece diagnósticos importantes sobre os mecanismos de aceleração de partículas primárias, bem como sobre a estrutura e a evolução do plasma magneto-ativo ambiente. A modelagem e interpretação de espectros de emissão de raios-𝛾 observados é geralmente realizada via melhor ajuste de dados utilizando-se um conjunto de templates e funções independentes para as componentes espectrais produzidas pelos vários processos relevantes (bremsstrahlung de elétrons e pósitrons, desexcitação nuclear, captura de nêutrons, aniquilação de pósitrons e decaimento de píons). Trabalhos recentes têm demonstrado o potencial do pacote Monte Carlo FLUKA como ferramenta efetiva para a simulação de processos nucleares no contexto de explosões solares, bem como sua capacidade de implementar um tratamento auto-consistente de todas as componentes típicas de espectros de emissão de raios-𝛾 observados. O objetivo deste trabalho é otimizar as simulações de processos nucleares em explosões solares com o pacote FLUKA, visando o desenvolvimento de templates para a modelagem de espectros de emissão de raios-𝛾 de eventos observados com instrumentos tais como o Gamma-ray Burst Monitor (GBM) e o Large Area Telescope (LAT), ambos a bordo do satélite FERMI, e o Reuven Ramaty High Energy Spectroscopic Imager (RHESSI). Para tanto, implementamos uma nova estratégia de simulação que permite melhorar a estatística e a resolução em energia dos espectros de emissão de raios-𝛾 gerados. Utilizando essa estratégia, calculamos espectros de linhas de desexcitação nuclear que apresentam boa concordância com os calculados com o código desenvolvido por Murphy et al. (2009) considerando os mesmos parâmetros de modelo. - DissertaçãoVariabilidade das tempestades elétricas e sua relação com o campo elétrico atmosférico de tempo bom utilizando a rede WWLLNCcopa, Josue Gabriel Anca (2021-08-08)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
Estudos realizados no século XX pelo navio do Instituto Carnegie de Washing ton mostraram que a variação média diária do campo elétrico atmosférico de tempo bom, conhecida também como curva de Carnegie, era independente do local de medição. A curva de Carnegie apresenta três máximos às 08, 14 e 19 UT, os quais correspondem aos horários locais de máxima atividade de tempestades elétricas na Ásia-Austrália, Europa-África e América respectivamente. Assim, as tempestades elétricas foram propostas como um dos principais geradores de corrente elétrica dentro do circuito elétrico atmosférico global (CEAG). Neste trabalho, analisamos dados da World Wide Lightning Location Network (WWLLN) para os anos 2012 e 2013, que nos fornece o tempo de ocorrência e a posição dos relâmpagos detecta dos de forma global. Nossa metodologia consiste em agrupar os dados de raios da WWLLN em uma matriz de densidade com uma resolução espacial de 0,1°x 0,1° (1 pixel) e uma resolução temporal de uma hora. O algoritmo utilizado identifica os pixels com relâmpagos e agrupa esses pixels com os pixels adjacentes para for mar a tempestade. Desta forma, foram geradas curvas diurnas (mensais, sazonais e anuais) de tempestades elétricas. As curvas obtidas foram comparadas com a curva de Carnegie (curva padrão), e com a curva de Vostok (medições mais recen tes) para entender a relação entre as variações do campo elétrico de tempo bom e as variações das tempestades elétricas. Nossos resultados mostram uma alta correla ção linear entre a ocorrência anual de tempestades elétricas diurnas e as curvas de Carnegie (R= 0,97) e Vostok (R = 0,98). Nos resultados sazonais encontrámos uma maior correlação nos meses de setembro-outubro-novembro (R = 0,98 e R = 0,99) e uma baixa correlação em junho-julho-agosto (R = 0,75 e R = 0,88) entre tempestades - Carnegie e tempestades - Vostok, respectivamente. Obtivemos uma média global de 841 tempestades por hora, que cobrem aproximadamente 0,132% da superfície terrestre e geram uma corrente total de 1120 A a cada momento. Essa corrente ge rada é descarregada na superfície terrestre em regiões de tempo bom, com uma densidade média de 2,2 pA/m2 e campo elétrico médio de 146,7 V/m. - DissertaçãoVariabilidade da opacidade submilimétrica em escalas de minutosHuamán, Kely Dorely Padilla (2021-08-16)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Water vapor is the main cause of atmospheric attenuation at high frequencies. The measurement the atmospheric optical depth (𝜏 ) allows us to obtain the true brightness temperature of an astrophysical object. Melo et al. (2005), used the solar brightness temperature as a reference to obtain the Atmospheric optical depth at sub-millimeter waves. Cornejo Espinoza (2017) used the same method for a longer period from 2006 to 2014. All these measurements were made with the Solar Telescope for Sub-millimeter Waves (SST), at the El Leoncito Astronomical Complex (CASLEO) at the submillimeter frequencies of 212 and 405 GHz. In this work we will use a new method to calculate the variation the Atmospheric optical depth in time scales from minutes to hours. We will use the opacities determined by the brightness and tipping methods as an input parameter, on days when the Sun does not have any active region. The method assumes that any observed intensity variation is then due to 𝜏 fluctuations in the observing direction. - TeseMonte Carlo simulations of nuclear processes during solar flares in a magneto active plasmaSerra, Jordi Tuneu (2021-02-10)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Solar flares are explosive phenomena involving the energy release of 1027 to 1032 erg in the solar atmosphere in tens of seconds to tens of minutes, manifested as emission of radiation nearly over the entire electromagnetic spectrum, sometimes associated with mass motions involving the escape of energetic particles. We do not yet completely understand the precise mechanisms by which energy is stored in the magnetic field loops above active regions and suddenly released. Moreover, we do not fully understand the mechanism that accelerates particles. Nonetheless, we know that magnetic reconnection in tenuous plasmas plays a key role. Monte Carlo simulations including magnetic fields become computationally impractical in the solar flare context since the length of the magnetic loops, thousands of km, is several orders of magnitude larger than the gyroradius of the particles involved, from cm to m depending on the particle species and the magnetic field strength. To address this problem we have written a new module for the Geant4 package using the Guiding Centre (GC) approach, in which the particle motion is averaged over a gyrofrequency. We describe the formulation and implementation of this method, in particular dealing with the uncertainty in the gyrophase so that particle velocities are well-defined for input to the Geant4 modules handling reactions. The modelling of secondary particle production by energetic ions in the presence of magnetic fields within the GC approach, which allows to reduce the runtime of simulations from two to five orders of magnitude compared to the standard Newton-Lorentz approach, will provide a framework for interpreting the detailed observations expected from leading-edge instruments such as ALMA and LLAMA, as well as existing gammaray measurements from the Fermi satellite and earlier experiments.