Influência Do Processamento Na Formação De Cerâmicas Eletrônicas Polifásicas E Suas Propriedades Elétricas
Data
2017-12-08
Autores
Boaventura, Andre Luis 
Orientadores
Antonelli, Eduardo
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
The general objective of this work was to investigate the influence of processing on the electrical properties (dielectric and piezoelectric) of ceramics of the barium-zirconate titanate system (BT+BZ) as well as the barium zirconate-titanate/barium calcium-titanate (BZT-BCT). Studies indicate that intrinsic and extrinsic factors influence the dielectric and piezoelectric properties of electronic ceramics. The methodology consisted in obtaining monophase materials of barium-zirconate titanate (BZT), calcium titanate (BCT), barium titanate (BT) and barium zirconate (BZ). New materials were made through mixture of calcined powders of BZT with BCT and BZ, forming polyphase ceramics of BZT-BCT and BT-BZ respectively. The ceramics were sintered at 1380 ºC at different times (10 min, 2h, 3h and 24h). The results showed that polyphase ceramics presented the phase coexistence in the temperature range studied, forming polymorphic phase behavior (PPB). The intrinsic and extrinsic factors were influenced by the stage of sintering. For the BZT-BCT polyphase system, the extrinsic factors (average grain size, texture, density, grain boundary) and intrinsic factors (coexistence of symmetries, polarization, tetragonal phase stabilization) increased because of the stages of sintering e and consequently improved the piezoelectric responses of this system. As for the polyphase system BT-BZ, the intrinsic factors (coexistence of symmetries and the stabilization of the cubic phase) increased because of the stages of sintering, while the extrinsic factors (average grain size, homogeneity and phase segregation) decreased because of the increase of stages of sintering. For sintered BT-BZ ceramics with a time interval of 10 mins, the balance between the intrinsic and extrinsic factors, caused the dielectric properties to be more stable than the single-phase solid solution (BZT). This result is a promising choice for the production of dielectric materials for the purpose of usage in the capacitors. Therefore, it was possible to demonstrate that the processing routes of the mixtures, BZT-BCT and BT-BZ formed polyphase materials with PPB, and that the time of stages influenced the intrinsic and extrinsic factors that led to the responses in the electrical, dielectric properties and piezoelectric properties of the ceramics investigated
O objetivo geral deste trabalho foi investigar a influência do processamento nas propriedades elétricas das cerâmicas do sistema titanato zirconato de bário (BT+BZ) e também do titanato zirconato de bário e cálcio (BZT-BCT). Estudos indicam que fatores intrínsecos e extrínsecos influenciam as propriedades dielétricas e piezoelétricas das cerâmicas eletrônicas. A metodologia constituiu na obtenção de materiais monofásicos de titanato zirconato de bário (BZT), titanato de bário e cálcio (BCT), titanato de bário (BT) e zirconato de bário (BZ). Novos materiais foram sintetizados através das misturas dos pós calcinados de BZT com BCT e BT com BZ formando as cerâmicas polifásicas de BZT-BCT e BT-BZ, respectivamente. As cerâmicas foram sinterizadas a 1380 ºC com tempo de patamares distintos (10min, 2h, 3h e 24h). Os resultados mostraram que as cerâmicas polifásicas apresentaram coexistências de simetrias no intervalo de temperatura estudado, formando materiais similares aos que apresentam contorno de fase polifotrópico (PPB). Os fatores intrínsecos e extrínsecos foram influenciados pelo tempo de patamar de sinterização. Para o sistema polifásico BZT-BCT os fatores extrínsecos (tamanho médio dos grãos, texturas, densidade e contornos de grãos) e os fatores intrínsecos (coexistência de simetrias, polarização e estabilização da fase tetragonal) aumentaram em função do tempo de patamar de sinterização e, consequentemente, melhoraram as respostas piezoelétricas das cerâmicas. Para o sistema polifásico BT-BZ os fatores intrínsecos (coexistência de simetrias e a estabilização da fase cúbica) aumentaram em função do aumento do tempo de patamar de sinterização, enquanto que os fatores extrínsecos (homogeneidade e segregação de fase) diminuíram em função do aumento do tempo de patamar de sinterização. Para a cerâmica BT-BZ sinterizada com tempo de patamar de 10min, o balanço entre os fatores intrínsecos e extrínsecos fizeram com que as propriedades dielétricas ficassem mais estáveis em relação à solução sólida de fase única (BZT). Este resultado é um caminho promissor para produção de materiais dielétricos para uso em capacitores. Portanto, foi possível mostrar que a rota de processamento das misturas, BZT-BCT e BT-BZ, possibilitou a obtenção de materiais polifásicos similares aos que apresentam um PPB e que o tempo de patamar influenciou os fatores intrínsecos e extrínsecos que influenciaram nas respostas das propriedades elétricas, dielétricas e piezoelétricas das cerâmicas investigadas.
O objetivo geral deste trabalho foi investigar a influência do processamento nas propriedades elétricas das cerâmicas do sistema titanato zirconato de bário (BT+BZ) e também do titanato zirconato de bário e cálcio (BZT-BCT). Estudos indicam que fatores intrínsecos e extrínsecos influenciam as propriedades dielétricas e piezoelétricas das cerâmicas eletrônicas. A metodologia constituiu na obtenção de materiais monofásicos de titanato zirconato de bário (BZT), titanato de bário e cálcio (BCT), titanato de bário (BT) e zirconato de bário (BZ). Novos materiais foram sintetizados através das misturas dos pós calcinados de BZT com BCT e BT com BZ formando as cerâmicas polifásicas de BZT-BCT e BT-BZ, respectivamente. As cerâmicas foram sinterizadas a 1380 ºC com tempo de patamares distintos (10min, 2h, 3h e 24h). Os resultados mostraram que as cerâmicas polifásicas apresentaram coexistências de simetrias no intervalo de temperatura estudado, formando materiais similares aos que apresentam contorno de fase polifotrópico (PPB). Os fatores intrínsecos e extrínsecos foram influenciados pelo tempo de patamar de sinterização. Para o sistema polifásico BZT-BCT os fatores extrínsecos (tamanho médio dos grãos, texturas, densidade e contornos de grãos) e os fatores intrínsecos (coexistência de simetrias, polarização e estabilização da fase tetragonal) aumentaram em função do tempo de patamar de sinterização e, consequentemente, melhoraram as respostas piezoelétricas das cerâmicas. Para o sistema polifásico BT-BZ os fatores intrínsecos (coexistência de simetrias e a estabilização da fase cúbica) aumentaram em função do aumento do tempo de patamar de sinterização, enquanto que os fatores extrínsecos (homogeneidade e segregação de fase) diminuíram em função do aumento do tempo de patamar de sinterização. Para a cerâmica BT-BZ sinterizada com tempo de patamar de 10min, o balanço entre os fatores intrínsecos e extrínsecos fizeram com que as propriedades dielétricas ficassem mais estáveis em relação à solução sólida de fase única (BZT). Este resultado é um caminho promissor para produção de materiais dielétricos para uso em capacitores. Portanto, foi possível mostrar que a rota de processamento das misturas, BZT-BCT e BT-BZ, possibilitou a obtenção de materiais polifásicos similares aos que apresentam um PPB e que o tempo de patamar influenciou os fatores intrínsecos e extrínsecos que influenciaram nas respostas das propriedades elétricas, dielétricas e piezoelétricas das cerâmicas investigadas.