REGINALDO MUCCILLO

REGINALDO MUCCILLO

(Fonte: Lattes)

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Resumo

Possui bacharelado em Física (1968), mestrado em Física (1970) e doutorado em Física (1976) pelo Instituto de Física da Universidade de S. Paulo. Estágios no exterior: doutorado no National Research Council do Canadá em Ottawa (1970-1973), pós-doutorado no Max Planck Institut fuer Festkoerperforschung (MPI-FKF) em Stuttgart, Alemanha (1983), e no Laboratoire d' Ionique et d' Electrochimie du Solide (LIESG) em Grenoble, França (1990). Foi eleito em 2014 membro da World Academy of Ceramics na categoria Ciência. Recebeu em 2018 o Global Star Award e em 2020 o Global Ambassador Award da American Ceramic Society. È pesquisador voluntário do Centro de Ciência e Tecnologia de Materiais (CCTM) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) em S. Paulo e foi Pesquisador Visitante Sênior no Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS) da Universidade Federal do ABC (UFABC) de 2017 a 2019. Pesquisador Emérito do IPEN em 2020. Orienta alunos de iniciação científica, de mestrado e de doutorado e supervisiona pós-doutores. Desenvolve trabalhos de pesquisa em eletrocerâmicas. Materiais - eletrólitos sólidos cerâmicos, membranas cerâmicas. Dispositivos - células a combustível de óxido sólido, sensores de espécies químicas e de temperatura, membranas para captura-separação de dióxido de carbono, baterias de estado sólido de íons lítio. Técnicas - espectroscopia de impedância eletroquímica, análise térmica, dilatometria, difração de raios X a altas temperaturas, microscopia de varredura por sonda e microscopia eletrônica de varredura; Temas - iônica de estado sólido, eletroquímica de sólidos, síntese/sinterização sem pressão assistida por campo elétrico, membranas cerâmicas para captura de dióxido de carbono, sensores eletroquímicos. (Texto extraído do Currículo Lattes em 22 dez. 2021)

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Cerâmicas para dispositivos em telecomunicação 5G
2024 - MUCCILLO, R.
O avanço na tecnologia de sistemas de telecomunicação tem mostrado a necessidade de desenvolvimento de materiais cerâmicos com propriedades adequadas para aplicação em dispositivos móveis e em transmissão via satélites, permitindo acesso a regiões antes inacessíveis. Materiais cerâmicos participam deste desenvolvimento por causa do comportamento dielétrico ajustável, permitindo sua utilização em dispositivos que requerem resposta e, altas frequências como ressoadores, antenas e filtros. Há ainda a disponibilidade de matéria prima, técnicas simples de síntese, baixa temperatura de densificação, compatibilidade com eletrodos metálicos, e estabilidade mecânica. A pesquisa tem como foco eletrocerâmicas com mínimo sinal de latência, adequada constante dielétrica, e coeficientes de temperatura próximos de zero. Serão apresentados os parâmetros das principais composições, com ênfase nas que contém nióbio.
Caracterização microestrutural, elétrica e mecânica de compósitos de zircônia estabilizada com ítria/galato de lantânio dopado
2024 - FUJIMOTO, T.G.; SERIACOPI, V.; MACHADO, I.F.; MUCCILLO, R.; MUCCILLO, E.N.
Este trabalho reporta resultados de microestrutura, condutividade elétrica e testes de nanoindentação na zircônia estabilizada com ítria (8YSZ) e no galato de lantânio contendo estrôncio e magnésio (LSGM) puros e na forma de compósitos (8YSZ/LSGM). O principal objetivo foi avaliar o efeito do LSGM nas propriedades do compósito. O LSGM e os compósitos contendo 1, 10 e 20% em peso de LSGM foram preparados pelo método de reação em estado sólido. A sinterização das cerâmicas puras e compósitas foi realizada entre 1473 e 1723K. A temperatura de máxima retração diminuiu com o aumento no teor de LSGM no compósito. O desenvolvimento da microestrutura é complexo e depende do teor de LSGM no compósito. A condutividade elétrica dos compósitos é inferior à dos materiais puros. Com relação as propriedades mecânicas, a dureza não foi influenciada significativamente pela adição de LSGM, enquanto que o módulo elástico aumentou até 10% peso de LSGM no compósito.
Projeto, construção e validação de arranjo experimental para avaliação de permeação gasosa em membranas cerâmicas
2023 - CARVALHO, S.G.; MUCCILLO, E.N.; MUCCILLO, R.
Atualmente diversas membranas cerâmicas têm sido desenvolvidas para permeação gasosa de espécies químicas como, por exemplo, CO2, O2, H2. Uma importante medida de caracterização é a eficiência de permeação gasosa. Neste trabalho, um arranjo experimental para avaliação da permeação gasosa de membranas cerâmicas foi projetado, montado e testado, com a possibilidade de medida simultânea de espectroscopia de impedância eletroquímica para estudo do comportamento elétrico. O arranjo consiste em dois tubos de alumina, entre os quais a amostra e fixada, com termopares e eletrodos de platina em ambos os lados da amostra. A permeação de gás através de uma membrana cerâmica pode ser monitorizada com controladores de fluxo de massa, um espectrômetro de massa, e um analisador de impedância. Para testes e validação de dados, a permeação de íons carbonato e a condutividade iônica foram analisadas em membranas cerâmicas porosas de céria dopada com gadolínia infiltradas com uma composição eutética de carbonatos de lítio e sódio.
Dielectric properties of TiO2 co-doped with yttrium and niobium
2024 - MUCCILLO, ELIANA N. dos S.; SILVA, DEBORAH Y.B. da; MUCCILLO, REGINALDO
The effects of small contents (up to10 mol%) of Y2O3 and Nb2O5 on the microstructure and dielectric properties of TiO2 were investigated, aiming to identify the underlying mechanism in the colossal permittivity of co-doped specimens. Sintered materials were prepared by the solid state reaction method and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and electrochemical impedance spectroscopy. All sintered specimens exhibited the characteristic tetragonal TiO2 rutile phase. Secondary phases were detected at the grain boundaries, independent on the sintering temperature. The mean grain increased with both sintering temperature and co-dopants content. The higher electric permittivity was obtained for specimens with 5 mol% of co-dopants, sintered at 1480ºC, and the lowest value of the dissipation factor for samples with 10 mol%, sintered at 1500ºC. The dielectric properties of co-doped TiO2 were attributed to the internal barrier layer capacitance and electron-pinned dipole defect mechanisms.
Impedance spectroscopy analysis of percolation of ions within alkali salt- solid electrolytes ceramic membranes
2024 - MUCCILLO, REGINALDO; CARVALHO, SABRINA G. de M.; MEDINA, MIDILANE S.; PORFIRIO, TATIANE C.; MUCCILLO, ELIANA N. dos S.
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis was applied to evaluate the carbon dioxide ionic conductivity at the interfaces of porous solid electrolytes impregnated with alkali salts. An impedance analyzer was connected to an alumina sample holder with gold electrodes and platinum terminal leads, inserted in a programmable tubular furnace. Yttria-stabilized zirconia, samaria- and gadolinia-doped ceria, tungsten-doped lanthanum molybdenum oxide porous solid electrolyte ceramic pellets were prepared by using either a polymer or graphite as thermally removed sacrificial pore formers. Molten eutectic compositions of sodium-potassium and/or lithium-sodium-potassium carbonates were impregnated into the porous solid electrolytes. The collected [-Z"(f) x Z'(f)] impedance data showed the evolution from oxygen ion conductivity to carbon dioxide ion conductivity when the temperature of the ceramic pellets reached the melting point of the carbonates. Endurance tests were performed to evaluate the lifespan of the composite ceramic pellets in the molten state of the carbonates for either carbon dioxide capture or sensor device evaluation.
Membranas compósitas de eletrólitos sólidos com carbonatos para captura de dióxido de carbono
2024 - MUCCILLO, R.; CARVALHO, S.G.; MEDINA, M.S.; MUCCILLO, E.N.
Membranas cerâmicas compósitas com matriz de eletrólitos sólidos porosos (zircônia-ítria, céria-samária, céria-gadolínia e molibdato de lantânio dopado com tungstênio) e segunda fase de composições eutéticas de carbonatos de lítio, sódio e potássio foram preparadas para análise de captura de dióxido de carbono. A condutividade de íons de dióxido de carbono nas interfaces dos eletrólitos sólidos foi analisada pela técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica. O analisador de impedância HP 4192A foi conectado com fios de platina a um porta-amostra de alumina com eletrodos de ouro, sendo o porta-amostra inserido em um forno tubular programável. As matrizes cerâmicas porosas foram preparadas anexando ou PMMA ou grafite como formador sacrificial de poros por remoção térmica. Composições eutéticas fundidas de carbonatos de sódio-potássio e/ou lítio-sódio-potássio foram impregnadas nos poros dos eletrólitos sólidos. Os resultados de espectroscopia de impedância [-Z"(f) x Z'(f)] mostraram a transição da condutividade de íons oxigênio para a de íons carbonato quando a temperatura atingiu o ponto de fusão dos carbonatos. Medidas de impedância em função do tempo, em temperatura maior que o ponto de fusão dos carbonatos, permitiram avaliar o desempenho das membranas cerâmicas em dispositivos ou para a captura ou para sensor de dióxido de carbono.
Properties of ZrO2:3 mol % Y2O3−(Na,K)2CO3−(Li,Na,K)2CO3 triple-layer membranes for carbon dioxide ion permeation
2024 - PORFIRIO, TATIANE C.; MUCCILLO, ELIANA N.S.; MUCCILLO, REGINALDO
ZrO2:3 mol % Y2O3 (3YSZ) ceramic powders were thoroughly mixed with poly(methyl methacrylate) (PMMA), pressed into pellets, and subjected to heat treatment to prepare porous ceramics with high skeletal density by thermally removing PMMA. The porous 3YSZ pellets were first impregnated with a molten eutectic (Na,K)2CO3 (NKC) composition at 710 °C, followed by cooling to 420 °C for impregnation with a molten eutectic (Li,Na,K)2CO3 (LNKC) composition. The presence of sodium and potassium was evaluated by performing energy-dispersive X-ray analyses on the surfaces of triple-layer membranes. Permeation measurements were performed by using a homemade gas permeation setup. Electrical conductivity of carbon dioxide ions across the pellet thickness was measured at 475 °C for over 200 h by using impedance spectroscopy. No significant degradation of the electrical conductivity profile was observed during the test period, suggesting that the solid NKC layer acted as a protective barrier, preventing interaction between the 3YSZ ceramic and molten LNKC within the pore network.
Structural and dielectric properties of titania co-doped with yttrium and niobium
2024 - SILVA, DEBORAH Y.B.; MUCCILLO, REGINALDO; MUCCILLO, ELIANA N.S.
This work explores the impact of the sintering temperature and co-dopant contents on the microstructure and dielectric properties of (Y0.5Nb0.5)xTi1−xO2 (0.025 ≤ x ≤ 0.10) ceramics synthesized by the solid state reaction method. The physical mechanism underlying the colossal electric permittivity was systematically investigated with experimental methods and first principles calculations. All specimens exhibited the characteristic tetragonal structure of rutile, besides secondary phases. A niobium- and yttrium-rich secondary phase emerged at the grain boundaries after heating at 1500 °C, changing the main sintering mechanism. The highest value of the electric permittivity (13499 @ 60 °C and 10 kHz) was obtained for (Y0.5Nb0.5)0.05Ti0.95O2 sintered at 1480 °C, and the lowest dissipation factor (0.21@ 60 °C and 10 kHz) for (Y0.5Nb0.5)0.1Ti0.90O2 sintered at 1500 °C. The dielectric properties of Y3+ and Nb5+ co-doped TiO2 are attributed to the internal barrier layer capacitance (IBLC) and electron-pinned dipole defect (EPDD) mechanisms.
Ceramic compositions for 5G devices containing niobium
2024 - MUCCILLO, REGINALDO; MUCCILLO, ELIANA N.S.
The main dielectric properties of several ceramic materials having niobium in their composition, proposed to take part in 5G telecommunication devices, are reviewed. A preliminary basic presentation of 5G systems, the requirements for implementing their use, a concise review of the ceramic compositions containing niobium that have been studied thus far, and an evaluation of their performance are detailed. A survey is presented, including more than 80 different compositions containing niobium, focusing on key parameters, such as dielectric constant, quality factor, temperature coefficient, and sintering temperature. These parameters play a role for assessing the potential application of these ceramics in 5G devices.
Analysis of the luminescent emission during flash sintering of 8YSZ and 20SDC ceramics
2024 - MUCCILLO, REGINALDO; DIAZ, JULIO C.C.A.; MUCCILLO, ELIANA N.S.
Light-emission data were collected before, during, and after the occurrence of the flash event in pressureless electric-field-assisted (flash) sintering experiments on ZrO2: 8 mol% Y2O3 (8YSZ) and CeO2: 20 mol% Sm2O3 (20SDC) ceramic green pellets to analyze the luminescent emission from the samples. The experiments were performed at 800 degrees C with an applied electric field of 100 V center dot cm-1 at 1 kHz, limiting the electric current to 1 A. Luminescence data were obtained in the 200-1200 nm (ultraviolet-visible-near-infrared) range. The deconvolution of the optical spectra allowed for the identification of emission bands in the visible range due exclusively to the samples. The wavelength maxima of the emission bands in 8YSZ were found to be different from those in 20SDC. It is suggested that these bands might originate from the interaction of the electric current, resulting from the application of the electric field, with the depleted species located at the space-charge region at the grain boundaries of these ceramics. The main results represent a contribution to help to clarify the mechanisms responsible for the fast densification with inhibition of grain growth in electroceramics.