Obtenção, propriedades e fenomenologia de materiais ferroelétricos com estrutura tungstênio bronze.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O processo de obtenção de cerâmicas ferroelétricas de metaniobato de chumbo (PN) foi otimizado, de forma que este trabalho oferece os detalhes necessários para a obtenção de cerâmicas de PN com densidades superiores aos 96 % da densidade ideal. Levando-se em consideração a potencialidade do metaniobato de chumbo para diferentes tipos de aplicações, principalmente em altas temperaturas, foi realizada uma investigação detalhada das características da transição de fase nesse material puro e dopado. Verificou-se que a adição de Ti4+ favorece a densificação das cerâmicas e aumenta a temperatura de Curie. Contudo, a transição de fase ferro-paraelétrica é afetada por um processo de condutividade elétrica que se manifesta tanto em temperaturas inferiores quanto superiores à temperatura de Curie. Por outro lado, determinou-se que o portador de carga responsável por tal processo condutivo são as vacâncias de oxigênio duplamente ionizadas. As cerâmicas de PN, puras e dopadas com Ti4+, apresentaram baixos valores do fator de qualidade mecânico e uma alta anisotropia piezoelétrica. Tais características são desejáveis para a fabricação de transdutores eletro-mecânicos de banda larga, principalmente para operar no modo de espessura. A adição de Ba2+ ao PN (PBN) diminui consideravelmente a sua temperatura de Curie, mas induz uma transição de fase, formando um contorno de fase morfotrópico (CFM), ao redor da composição com 37 % de Ba2+, na qual algumas propriedades são maximizadas. Assim, utilizando cerâmicas texturadas de PN dopadas com Ba2+, obtidas por forjamento a quente, foi possível investigar as características da transição de fase ferro-paraelétrica para composições ao redor do CFM. Verificou-se que a região do CFM se estende em uma ampla faixa de composições onde coexistem as estruturas tungstênio bronze (TB) com simetria tetragonal 4mm e ortorrômbica m2m. Observou-se também que, nessa região de composições, ocorrem duas transições de fase com o aumento da temperatura. Inicialmente a fração de fase ortorrômbica se transforma em tetragonal e, posteriormente, todo o material com simetria 4mm passa ao estado paraelétrico, onde adota a estrutura TB com simetria tetragonal 4/mmm. Com esses resultados foi possível complementar o diagrama de fases do PBN existente na literatura. A adição de La3+, na cerâmica de PBN com 56 % de chumbo, favoreceu a formação da estrutura TB com simetria ortorrômbica. Em todas as cerâmicas de PN (puro e dopado), foram observados dois processos de dispersão dielétrica em baixas temperaturas, entre 30 e 300 K, aparentemente são inerentes a todos os materiais com estrutura TB e fórmula estrutural ((A1)x(A2)5-xNb10O30), e estão relacionados com uma transição de fase e com a formação de superestruturas incomensuráveis respectivamente. Foi analisada também a influência de tais superestruturas no comportamento relaxor e na difusividade da transição de fase ferro-paraelétrica das cerâmicas estudadas.

ASSUNTO(S)

tungstênio-bronze física da matéria condensada fisica ferroelétricos transição de fase propriedades dielétricas niobato de chumbo (pn)

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