:: Dissertação   

Título da Dissertação: Cerâmicas Nanoestruturadas de BaTiO3: Síntese e Propriedades Estruturais e Ferroicas
Nome do Aluno: Marcos Fernando Soares Alves
Banca Examinadora: Luiz Fernando Cótica (orientador)
José Antonio Eiras - UFSCAR
Jurandir Hillmann Rohling - DFI/UEM
Data da Defesa: 31/07/2012
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Resum

O BaTiO3 é um dos materiais ferroelétricos mais estudados por apresentar grande potencial de aplicação tecnológica. Sua característica ferroelétrica se relaciona com o deslocamento dos íons de Ti no interior da cela unitária (na fase tetragonal). Materiais com essa característica apresentam uma polarização espontânea remanescente mesmo na ausência do campo elétrico externo. A técnica por meio da moagem de alta energia com moinho de bolas planetário foi uma das sínteses empregadas neste trabalho para obtenção de nanopartículas de BaTiO3. Nessa síntese os precursores BaCO3 e o TiO2 foram previamente moídos separadamente e, após a mistura, foram novamente moídos a velocidade de 400 rpm durante 1 h. Em seguida, o pó obtido foi calcinado em diferentes patamares de temperatura, variando de 900 a 1100 °C/1 h. O material calcinado a 1100 °C/1 h, por apresentar os melhores resultados conforme será mostrado ao longo deste trabalho, foi escolhido para ser remoído por diversas fases de moagem, variando-se o tempo de moagem de 1 a 24 h. Outra síntese utilizada para a obtenção de nanopartículas de BT foi a dos precursores poliméricos, utilizando como precursores os citratos de Titânio e Bário. Os pós obtidos das soluções de citratos foram calcinados em temperaturas que variaram entre 500 e 700 °C/10 h. Após a calcinação, os nanopós de BaTiO3 foram analisados por difração de raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Posteriormente, os pós que apresentavam o menor tamanho de partícula foram sinterizados utilizando técnicas que proporcionam, devido ao tempo de tratamento, reduzido crescimento de grãos: sinterização rápida (FS) e sinterização por plasma (SPS). As propriedades ferróicas do material foram medidas por meio da obtenção da curva de histerese ferroelétrica (com polarização remanescente, à temperatura ambiente, de 4,4 µC/cm² para a cerâmica de BaTiO3 sinterizada via FS e 20 µC/cm² para àquela sinterizada por SPS). Já as propriedades dielétricas foram efetuadas usando uma ponte RLC acoplada a um criostato, variando a frequência de 100 Hz a 2 MHz (obtendo valores em torno de 3000 para a permissividade dielétrica medida temperatura ambiente). Os resultados apresentados neste trabalho demonstram-se satisfatórios, e muitas vezes melhores, aos relatados na literatura. A densidade das cerâmicas foi medida pelo método de Arquimedes e apresentaram alto grau de densificação (superiores a 90 % para as sinterizadas por FS e superiores a 97 % àquelas sinterizadas por SPS). Além disso, apresentaram tamanho médio de grãos na escala nanométrica (da ordem de 30-50 nanômetros para os pós).

Palavras chaves: Titanato de Bário; Nanopartículas; Métodos dos precursores poliméricos.