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http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5818
Tipo: | Tese |
Título: | Análise da incorporação de elementos terras-raras na estrutura de cerâmicas ferroelétricas livres de chumbo |
Título(s) alternativo(s): | Analysis of the incorporation of rare-earth elements into the structure of lead-free ferroelectric ceramics |
Autor(es): | Santos, Maycon dos |
Primeiro Orientador: | Botero, Eriton Rodrigo |
metadata.dc.contributor.referee1: | Milton, Flávio Paulo |
metadata.dc.contributor.referee2: | Vieira, Heberth Juliano |
metadata.dc.contributor.referee3: | Zabotto, Fabio Luis |
metadata.dc.contributor.referee4: | Nobrega, Jaldair Araujo e |
Resumo: | O uso de materiais com propriedades piezoelétricas tem atraído cada vez mais o interesse de pesquisadores no campo científico e tecnológico. Porém, grande parte desses materiais possuem chumbo em sua composição, o que limita sua utilização devido à alta toxicidade. Dessa forma existe a necessidade de substituição destes materiais por outros de mesmas propriedades, porém sem a presença de chumbo em sua composição. Uma alternativa viável e cada vez mais estudada é o uso de materiais piezoelétricos do sistema niobato de sódio e potássio (KNN). O KNN é considerado um candidato promissor devido à sua alta temperatura de Curie, boas propriedades ferroelétricas e grandes coeficientes de acoplamento eletromecânico. Recentemente, óxidos de lantanídeos, como La2O3, Nd2O3 e Yb2O3 têm sido usados como dopantes em sistemas piezoelétricos, inclusive nos livres de chumbo. A dopagem com elementos terras-raras gera defeitos pontuais, já que em geral possuem valência distinta, tanto no sítio A quanto no sítio B em função do seu raio atômico. Neste trabalho cerâmicas do sistema (x)KNbO3/(1-x)NaNbO3 dopadas com 1% em peso do óxidos La2O3, Nd2O3 e Yb2O3 foram preparadas pela rota convencional de mistura de óxidos para diferentes estequiometrias (x = 48, x = 50 e x = 52) em torno do contorno de fase morfotrópico do KNN. As análises estruturais por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia RAMAN e difração de raios X mostraram a formação da fase perovskita desejada, porém com simetria variável em função do dopante terra-rara adicionado. Um estudo das propriedades ferroelétricas evidência que cada dopante adicionado gera um tipo de defeito no sistema. Tais defeitos variam de acordo com a estequiometria do KNN e do raio atômico do terra-rara utilizado como dopante. |
Abstract: | Using materials with piezoelectric properties has increasingly attracted the interest of researchers in the scientific and technological fields. However, most of these materials have Lead in their composition, which limits their use due to their high toxicity. Thus, they need to replace these materials with others with the same properties but without Lead in their composition. A viable and increasingly studied alternative is piezoelectric materials from the sodium-potassium niobate (KNN) system. KNN is a promising candidate due to its high Curie temperature, good ferroelectric properties, and large electromechanical coupling coefficients. Recently, lanthanide oxides such as La2O3, Nd2O3, and Yb2O3 have been used as dopants in piezoelectric systems. Doping with rare-earth elements generates punctual defects since they generally have different valences at the A and B sites, depending on their atomic radius. In this work, ceramics of the (x)KNbO3/(1-x)NaNbO3 system doped with 1% by weight of the oxides La2O3, Nd2O3 e Yb2O3 were prepared by the conventional route of mixing oxides for different stoichiometries (x = 48, x = 50 and x = 52) around the KNN morphotropic phase boundary. Structural analyzes by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), RAMAN spectroscopy, and X-ray diffraction showed the formation of the desired perovskite phase but with variable symmetry depending on the added rare-earth dopant. A study of ferroelectric properties shows that each added dopant generates a type of defect in the system. Such defects vary according to the KNN stoichiometry, and the atomic radius of the rare earth used as a dopant. |
Palavras-chave: | Cerâmica de KNN KNN Ceramics Dopagem doping Terras-raras Rare Lands |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Grande Dourados |
Sigla da Instituição: | UFGD |
metadata.dc.publisher.department: | Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de pós-graduação em Ciências e Tecnologia Ambiental |
Citação: | SANTOS, Maycon dos. Análise da incorporação de elementos terras-raras na estrutura de cerâmicas ferroelétricas livres de chumbo. 2023. 77 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologias, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5818 |
Data do documento: | 28-Fev-2023 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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