SILAS CARDOSO DOS SANTOS

SILAS CARDOSO DOS SANTOS

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A glance on rare earth oxides
2021 - SANTOS, SILAS; RODRIGUES, ORLANDO; CAMPOS, LETICIA
Background: Innovation mission in material science requires new approaches to form functional materials, wherein the concept of its formation begins in nano/micro scale. Rare earth oxides with general form (RE2O3; RE from La to Lu, including Sc and Y) exhibit particular proprieties, being used in a vast field of applications with high technological content since agriculture to astronomy. Despite their applicability, there is a lack of studies on the surface chemistry of rare earth oxides. Zeta potential determination provides key parameters to form smart materials by controlling interparticle forces, as well as their evolution during processing. This paper reports a study on zeta potential with emphasis on rare earth oxide nanoparticles. A brief overview of rare earths, as well as zeta potential, including sample preparation, measurement parameters, and the most common mistakes during this evaluation are reported. Methods: A brief overview of rare earths, including zeta potential, and interparticle forces are presented. A practical study on zeta potential of rare earth oxides - RE2O3 (RE as Y, Dy, Tm, Eu, and Ce) in aqueous media is reported. Moreover, sample preparation, measurement parameters, and common mistakes during this evaluation are discussed. Results: Potential zeta values depend on particle characteristics such as size, shape, density, and surface area. Besides, the preparation of samples, which involves electrolyte concentration and time for homogenization of suspensions, is extremely valuable to get suitable results. Conclusion: Zeta potential evaluation provides key parameters to produce smart materials through which interparticle forces can be controlled. Even though zeta potential characterization is mature, investigations on rare earth oxides are very scarce. Therefore, this innovative paper is a valuable contribution to this field.
Colloidal processing of thulium-yttria microceramics
2022 - SANTOS, S.C.; RODRIGUES JUNIOR, O.; CAMPOS, L.L.
The development of new dosimetric materials is essential for the safe and effective use of nuclear technology. In the present study, an eco-friendly bio-prototyping approach was developed for preparing thulium-yttria microceramics with potential applications in radiation dosimetry. Micro-powder compacts were obtained by casting colloidal thulium-yttria suspensions prepared with 20 vol% particles in thin-walled tube templates. Samples were sintered at 1600 °C for 2 h under the environmental pressure and atmosphere to obtain thulium-yttria microceramics with dimensions of 3.33 ± 0.01 mm × 2.27 ± 0.01 mm (height × diameter), as well as a cubic C-type structure, pycnometric density of 4.79 g cm−3 (95.61% theoretical density), and surface microstructure comprising hexagon-like grains bonded at the boundaries. The use of thulium as an activator of yttria greatly improved the electron paramagnetic resonance (EPR) response of the microceramics, where the main EPR peak (p1) was recorded at 351.24 mT and the g factor was 2.0046. The innovative findings obtained in this study may facilitate the production of new solid state dosimeters.
Advances in colloidal processing of rare earth particles
2018 - SANTOS, SILAS C.; RODRIGUES, ORLANDO; CAMPOS, LETICIA L.
Abstract: Background: New insights into materials science provide development of smart nano/micro structured materials for advanced applications. Rare earth includes a set of chemical elements (from La to Lu, including Sc and Y) with unique properties, the use of which is evidenced by luminescence applications. Colloidal processing offers great possibilities to obtain smart materials by controlling inter-particle forces, as well as their evolution during ceramic processing. The present article reports a review on colloidal processing with emphasis on rare earth powders. A general view about rare earths properties, including scientific investigations and applications are also presented. Methods: General view on rare earth sources, classification, properties, studies, and applications are reported. Besides, a review on colloidal processing covering particle characteristics, inter- particle forces, dispersion methods, rheology of suspensions, shaping process, drying-sintering stage, and microstructure formation is reported. Results: Yttria is the most used rare earth oxide in phosphors applications (70%). Synthesis routes imply on powder properties. Particle characteristics as size, shape, density, and surface area are important parameters for colloidal processing. The control of inter- particle forces by zeta potential evaluation and using dispersion methods provide conditions to prepare stable suspensions. Consolidation of colloidal particles into a desired shape depends on both viscosity and rheological behavior of suspensions. Drying-sintering conditions are effective on microstructure formation and component characteristics. Bio-prototyping is a low cost method, which provides components with complex shape and cellular architecture. Conclusion: Rare earths exhibit remarkable properties, being applied in diverse technological end-use. Colloidal processing provides opportunities to form smart materials since synthesis of colloids until development of complex ceramic components by shaping methods and thermal treatment. Even though colloidal processing is quite mature, investigations on rare earths involving inter- particle forces, shaping, drying-sintering stage, and microstructure formation are very scarce.
Obtencao de membranas porosas a base de terras raras por processamento coloidal
2010 - SANTOS, S.C.; MELLO CASTANHO, S.R.H.
Análise reológica de suspensões cerâmicas concentradas: abordagem viscoelástica
2012 - SETZ, L.F.G.; SILVA, A.C.; SANTOS, S.C.; MELLO CASTANHO, S.R.H.; MORELLI, M.R.
Processamento e conformação de fitas (tape casting) a partir de suspensões coloidais de cromio de lantânio sintetizado por reação de combustão
2009 - SETZ, L.F.G.; SANTOS, S.C.; MELLO CASTANHO, S.R.H.; SANTACRUZ, I.; COLOMER, M.T.; MORENO, R.
Para a fabricação de interconectores de células a combustível de óxido sólido (SOFC), o cromito de lantânio (LaCrO3) tem sido, atualmente, o material mais estudado. Devido às várias configurações possíveis para este tipo de célula e a complexidade de formas, a utilização de técnicas de conformação envolvendo suspensões cerâmicas concentradas torna-se adequada, pois, se bem controladas, auxiliam na obtenção de peças homogêneas, reprodutivas e de geometrias complexas. Deste modo, os estudos envolvendo as condições de estabilidade das suspensões e de comportamento frente às condições de conformação, ou seja, quanto ao fluxo, fornecem importantes subsídios para controle dos processos na fabricação dos interconectores, onde as configurações mais aplicadas apresentam sulcos e canais para a passagem dos gases. Desta forma realizou-se estudos sobre o comportamento reológico de suspensões preparadas a partir de LaCrO3 dopado com estrôncio e cobalto, sintetizados no IPEN/SP, pela rota de síntese por combustão. A influência da concentração de dispersante, da concentração de sólidos, das distintas relações ligante:plastificante no comportamento de fluxo das suspensões cerâmicas preparadas, foram avaliadas. Como resultados foram obtidos filmes com espessura de 200 µm conformados pela técnica de tape casting a partir de suspensões estáveis com controle reológico estabelecido neste estudo.
Processamento coloidal de componentes ceramicos para queimadores de gas
2010 - SANTOS, SILAS C. dos
A ítria vem sendo muito utilizada como material luminescente e estrutural resistente a altas temperaturas, devido às suas excelentes características ópticas e refratárias. No processamento coloidal da ítria, o controle da estabilidade da suspensão consiste em uma importante etapa quando se objetiva produzir componentes reprodutivos, com densidade controlada, microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Desta maneira, os estudos envolvendo o comportamento de superfície, as condições de estabilidade das suspensões e o comportamento frente às condições de conformação (fluxo), fornecem importantes subsídios para controle dos processos na fabricação de componentes cerâmicos para queimadores de gás. Neste sentido, realizaram-se estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria a fim de adequá-las para o processo de conformação por impregnação, onde foram testados diferentes materiais orgânicos como matrizes de réplica, para a confecção de membranas porosas para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados os parâmetros como: pH do meio, concentrações de dispersante, sólidos e ligante na estabilidade e no comportamento ao fluxo das suspensões cerâmicas, e também os aspectos dos distintos materiais orgânicos selecionados como matrizes de réplica para impregnação com as suspensões cerâmicas otimizadas. Os resultados obtidos indicam que se pode confeccionar membranas cerâmicas porosas pelo método de réplica a partir das suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria, utilizando-se pH alcalino, polieletrólito aniônico e uma tela mista de nylon-algodão como matriz de réplica.
A viscoelastic approach from 'alfa'-Alsub(2)Osub(3) suspensions with high solids content
2013 - SETZ, LUIZ F.G.; SILVA, ANTONIO C.; SANTOS, SILAS C.; MELLO CASTANHO, SONIA R.H.; MORELLI, MARCIO R.