Preparação, Caracterização E Estudo Das Propriedades Dielétricas Dos Materiais Cerâmicos De Cacu3Ti4O12 Dopados Com Magnésio
Data
2017-02-22
Autores
Arruda, Leonardo Goncalves 
Orientadores
Antonelli, Eduardo
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Recently, CaCu3Ti4O12 (CCTO) has attracted significant attention due its high permittivity. Although it presents high value for tangent of loss, which has limited its utilization in technological industries. In this work, CCTO pure and doping with magnesium (Mg) were sintered by reaction ceramic powders solid reaction. The powders were initially characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), density by Archimedes and Impedance Spectroscopy (IS). The analysis with XRD showed that phase of CCTO were obtained in both sample. A displacement was observed at main peak of pure sample; however, the same result was not observed for the doped sample. Studies by SEM indicate that process growth and densification of the pure sample is related to the sintering time, however the same result is not observed for the doping sample. These results were associated with the fact that Cu and Mg had the same ionic radius. By the SI technique, it was verified that microstructure of the material is not able to explain the origin of GDC and that grain boundaries and grain are responsible for CCTO dielectric constant. Although the Internal Barrier Layer Capacitor (IBLC) model describes some presented results, it was inefficient in describing the electric behavior of the CCTO. After all, the IBLC model not be able explain the increase in the dielectric constant accompanied by the increase in the loss tangent. However, the Nanosized Barrier Layer Capacitor (NBLC) and grain domain models can better explain the electrical behavior of the samples. Since the essences of the two models are similar, they are based on planar defects. However, the NBLC presented with the best model to explain the electric response of the CCTO, as discussed.
Recentemente, o CaCu3Ti4O12 (CCTO) elétrica tem chamado a atenção pela sua alta permissividade elétrica. Esta característica permite que possa ser aplicado nas industrias eletroeletrônica como capacitor, por exemplo. Apesar de apresentar um alto valor de perda dielétrica, que limita a sua aplicação nas industrias tecnológicas. Neste trabalho, o CCTO puro e dopado com magnésio (Mg) foram sinterizados através da reação do estado sólido. Os pós foram inicialmente caracterizados por difração de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), densidade de Arquimedes e espectroscopia de impedância (EI). A análise de DRX mostrou que a fase do CCTO foi obtida em ambas as amostras. Verificou-se o deslocamento do pico principal das amostras puras em função do tempo de sinterização e o mesmo não foi verificado para as amostras dopadas. O estudo através do MEV indica o crescimento de grão para as amostras puras em função do tempo de sinterização, porém o mesmo resultado não é observado nas amostras dopadas. Estes resultados foram associados ao fato do Cu e o Mg possuírem o mesmo raio iônico. Pela técnica de EI, foi verificado que a microestrutura do material não é capaz de explicar a origem da constante dielétrica e que tanto o contorno de grão e o grão contribuem na constante dielétrica do CCTO. Apesar do modelo denominado camada de capacitância interna à barreira (IBLC) descrever bem alguns resultados apresentados, este se mostrou ineficiente na descrição do comportamento elétrico do CCTO. Afinal, o modelo IBLC não consegue descrever o aumento da constante dielétrica acompanhada do aumento da tangente de perda do CCTO. Porém, os modelos camada de capacitância de barreiras nanométricas (NBLC) e domínio de grão são capazes de descrever melhor o comportamento elétrico das amostras. Uma vez que as essências dos dois modelos são parecidas, pois se baseiam em defeitos planares. De acordo com as discussões apresentada neste trabalho, o NBLC se apresentou com o modelo mais apropriado para descrever o comportamento elétrico do CCTO.
Recentemente, o CaCu3Ti4O12 (CCTO) elétrica tem chamado a atenção pela sua alta permissividade elétrica. Esta característica permite que possa ser aplicado nas industrias eletroeletrônica como capacitor, por exemplo. Apesar de apresentar um alto valor de perda dielétrica, que limita a sua aplicação nas industrias tecnológicas. Neste trabalho, o CCTO puro e dopado com magnésio (Mg) foram sinterizados através da reação do estado sólido. Os pós foram inicialmente caracterizados por difração de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), densidade de Arquimedes e espectroscopia de impedância (EI). A análise de DRX mostrou que a fase do CCTO foi obtida em ambas as amostras. Verificou-se o deslocamento do pico principal das amostras puras em função do tempo de sinterização e o mesmo não foi verificado para as amostras dopadas. O estudo através do MEV indica o crescimento de grão para as amostras puras em função do tempo de sinterização, porém o mesmo resultado não é observado nas amostras dopadas. Estes resultados foram associados ao fato do Cu e o Mg possuírem o mesmo raio iônico. Pela técnica de EI, foi verificado que a microestrutura do material não é capaz de explicar a origem da constante dielétrica e que tanto o contorno de grão e o grão contribuem na constante dielétrica do CCTO. Apesar do modelo denominado camada de capacitância interna à barreira (IBLC) descrever bem alguns resultados apresentados, este se mostrou ineficiente na descrição do comportamento elétrico do CCTO. Afinal, o modelo IBLC não consegue descrever o aumento da constante dielétrica acompanhada do aumento da tangente de perda do CCTO. Porém, os modelos camada de capacitância de barreiras nanométricas (NBLC) e domínio de grão são capazes de descrever melhor o comportamento elétrico das amostras. Uma vez que as essências dos dois modelos são parecidas, pois se baseiam em defeitos planares. De acordo com as discussões apresentada neste trabalho, o NBLC se apresentou com o modelo mais apropriado para descrever o comportamento elétrico do CCTO.