@PhDThesis{Braga:2008:PrApCo,
author = "Braga, Neila de Almeida",
title = "Filmes de diamante-CVD sobre substrato de tit{\^a}nio puro
poroso: uma proposta para aplica{\c{c}}{\~a}o como eletrodo",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2008",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2008-04-16",
keywords = "engenharia e tecnologia espacial, tit{\^a}nio poroso,
diamante-CVD, filmes finos, deposi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica
a partir da fase vapor assistida por filamento quente (HFCVD),
mecanismo de deposi{\c{c}}{\~a}o, space technology and
engineering, porous titanium, chemical vapor deposition diamond
(CVD), thin films, hot filament chemical vapor deposition (HFCVD),
deposition mechanism.",
abstract = "Um novo material comp{\'o}sito formado pelo filme de diamante
micro e/ou nanocristalino, crescido sobre substrato de
tit{\^a}nio puro poroso, foi extensivamente estudado considerando
suas propriedades morfol{\'o}gicas, estruturais e
eletroqu{\'{\i}}micas. Os filmes foram depositados pela
t{\'e}cnica de deposi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica a partir da
fase de vapor utilizando um reator de filamento quente, enquanto a
metalurgia do p{\'o} mostrou ser a t{\'e}cnica mais adequada
para a obten{\c{c}}{\~a}o de substratos de tit{\^a}nio,
principalmente devido ao requerido controle da porosidade do
compacto e de suas propriedades mec{\^a}nicas. O trabalho
est{\'a} apresentado considerando importantes etapas de
obten{\c{c}}{\~a}o e caracteriza{\c{c}}{\~a}o tanto do
substrato como do pr{\'o}prio filme de diamante. Os compactos de
tit{\^a}nio, os de filmes de diamante bem como suas interfaces,
foram analisados por microscopia eletr{\^o}nica de varredura,
difra{\c{c}}{\~a}o de raios X, espectroscopia de espalhamento
Raman e Espectroscopia de raios X por dispers{\~a}o de energia.
Particularmente, esses eletrodos comp{\'o}sitos tridimensionais,
formados por filmes microcristalinos dopados com boro ou filmes de
nanodiamante, foram tamb{\'e}m caracterizados pela t{\'e}cnica
de voltametria c{\'{\i}}clica. Um estudo sistem{\'a}tico
revelou que a hidrogena{\c{c}}{\~a}o do substrato foi um fator
determinante na forma{\c{c}}{\~a}o de rachaduras na matriz de
tit{\^a}nio. Portanto, a import{\^a}ncia no controle dos demais
par{\^a}metros de deposi{\c{c}}{\~a}o: como press{\~a}o,
temperatura de crescimento, dist{\^a}ncia do filamento e tempo de
crescimento mostrou-se relevante para minimizar os efeitos
negativos causados na matriz do tit{\^a}nio pelo hidrog{\^e}nio
at{\^o}mico e/ou molecular presente na fase gasosa durante o
crescimento do filme. Esses par{\^a}metros experimentais
adequados otimizaram a forma{\c{c}}{\~a}o de filmes de diamante
com recobrimento total do substrato em seus planos superficiais,
nos mais profundos e nos contornos dos poros. Neste contexto, a
caracteriza{\c{c}}{\~a}o da interface formada entre o filme e o
substrato, permitiu identificar a forma{\c{c}}{\~a}o das fases
hidreto e carbeto de tit{\^a}nio, como as principais fases
presentes nesta interface, bem como a forte depend{\^e}ncia
destas com a temperatura de crescimento e com a
concentra{\c{c}}{\~a}o de arg{\^o}nio na mistura utilizada no
crescimento de filmes nanocristalinos, principalmente associada
{\`a} evolu{\c{c}}{\~a}o das fases TiC(111), TiC(200) e TiH2.
ABSTRACT: A novel composite material formed from nanocrystalline
and/or microcrystalline diamond films grown on pure porous
titanium substrate was extensively studied taking into account
their morphological, structural and electrochemical properties.
The films were deposited by chemical vapor deposition technique,
using a hot filament reactor, while the powder metallurgy showed
to be the more suitable technique to obtain the titanium
substrate, mainly due to the required control of the compact
porosity and their mechanical properties. This work is presented
considering important stages to obtain and to characterize the
substrates and diamond films. The titanium compacts, the diamond
films as well as their interfaces were analyzed by scanning
electron microscopy, X-ray diffraction, Raman scattering
spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy.
Particularly, these tridimensional composite electrodes, formed
from boron doped microcrystalline and nanodiamond films, were also
characterized by cyclic voltammetry technique. A systematic study
revealed that the substrate hydrogenation was the determinant
factor in the fissure formations on the titanium matrix.
Therefore, the importance to control the deposition parameters,
such as pressure, growth temperature, filament distance, and
growth time showed to be relevant to minimize the negative effects
caused in titanium matrix by atomic or molecular hydrogen present
in the gas phase during the film growth. These suitable
experimental parameters optimized the diamond film formation
covering the entire substrate in its surface and deeper planes as
well as in its pore walls. In this sense, the interface
characterization, formed between the film/substrate, allowed to
identify the hydride and carbide phase formations, as the main
phases present in this interface, in addition to their strong
dependence with the growth temperature and with the argon
concentration in the mixture used to grow nanocrystalline films,
mainly associated to the TiC(111), TiC(200) e TiH2 phase
evolutions.",
committee = "Trava-Airoldi, Vladimir Jesus (presidente) and Ferreira,
Neiden{\^e}i Gomes (orientador) and Cairo, Carlos Alberto Alves
(orientador) and Nono, Maria do Carmo de Andrade and Moura Neto,
Carlos de and Henriques, Vin{\'{\i}}cius Andr{\'e} Rodrigues",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "CVD-diamond films on tridimentional porous pure titanium
substrate: an electrode application proposal",
language = "pt",
pages = "198",
ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/TzzqG",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/TzzqG",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "07 maio 2024"
}