Síntese e estudo das transições de fases estruturais no sistema (1−x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BCZT) utilizando a associação de diferentes técnicas de caracterização
Data
2019-07-31
Autores
Aredes, Rangel Graudiston 
Orientadores
Antonelli, Eduardo
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Lead-free piezoelectric ceramics can demonstrate excellent properties when their compositions are projected with sequences of specific phase transitions and / or the coexistence of phases. It has been reported that some compositions of (1−x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (xBCZT) may present phases coexistence (rhombohedral “R” and orthorhombic “O”) at room temperature. Besides, recent studies have observed the O phase as an intermediate phase before the tetragonal “T”-cubic “C” phase transitions. Herein, we study the xBCZT to verify if the experimental characterizations can detect R-O, O-T and T-C phase transitions and identify the physical anomalies that confirm the phases coexistence. The phase transitions were studied during a heating program for xBCZT and compared with pure BaTiO3 by dielectric spectroscopy, pyroelectric coefficient analyses, thermal analyses, linear expansion and powder X-ray diffraction. The interpretation of different responses allows us to conclude that the substitutions of Ca2+ for Ba2+ or Zr4+ for Ti4+ in the formulation xBCZT can result in two or more different solid solutions, belonging to the perovskite family, which coexist in the ceramic. The transitions of each one of the phases happen in a cooperative effect and, in some specific interval of temperatures, the break of the cooperative effect happens and make clear the phase coexistence.
Cerâmicas piezoelétricas, livres de chumbo, podem apresentar excelentes propriedades quando suas composições são projetadas com sequências de transições de fase específicas e / ou com coexistência de fases. Trabalhos descrevem que algumas composições do sistema (1−x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (xBCZT) podem apresentar coexistência de fases (“R” romboédrica e “O” ortorrômbica) à temperatura ambiente. Além disso, estudos recentes relatam a fase O como uma fase intermediária antes da transição de fase tetragonal “T” -cúbica “C”. Neste trabalho, estudamos o sistema xBCZT para verificar se as transições de fase R-O, O-T e T-C podem ser detectadas por diferentes respostas físicas do material quando submetido a um programa de aquecimento e identificar as anomalias que confirmam a coexistência de fases. As transições de fase foram estudadas para o sistema xBCZT e comparadas com o BaTiO3 puro utilizando as técnicas de difração de raios X, análise das propriedades dielétricas, piroelétricas, térmicas e de expansão linear. A interpretação das diferentes respostas nos permite concluir que as substituições de Ca2+ por Ba2+ ou Zr4+ por Ti4+ na formulação do sistema xBCZT resultam em duas ou mais soluções sólidas diferentes, pertencentes à família perovskita, que coexistem na cerâmica. As transições de cada uma dessas fases acontecem em um efeito cooperativo. Em um intervalo específico de temperatura, a quebra do efeito cooperativo acontece e a coexistência de fases se torna evidente.
Cerâmicas piezoelétricas, livres de chumbo, podem apresentar excelentes propriedades quando suas composições são projetadas com sequências de transições de fase específicas e / ou com coexistência de fases. Trabalhos descrevem que algumas composições do sistema (1−x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (xBCZT) podem apresentar coexistência de fases (“R” romboédrica e “O” ortorrômbica) à temperatura ambiente. Além disso, estudos recentes relatam a fase O como uma fase intermediária antes da transição de fase tetragonal “T” -cúbica “C”. Neste trabalho, estudamos o sistema xBCZT para verificar se as transições de fase R-O, O-T e T-C podem ser detectadas por diferentes respostas físicas do material quando submetido a um programa de aquecimento e identificar as anomalias que confirmam a coexistência de fases. As transições de fase foram estudadas para o sistema xBCZT e comparadas com o BaTiO3 puro utilizando as técnicas de difração de raios X, análise das propriedades dielétricas, piroelétricas, térmicas e de expansão linear. A interpretação das diferentes respostas nos permite concluir que as substituições de Ca2+ por Ba2+ ou Zr4+ por Ti4+ na formulação do sistema xBCZT resultam em duas ou mais soluções sólidas diferentes, pertencentes à família perovskita, que coexistem na cerâmica. As transições de cada uma dessas fases acontecem em um efeito cooperativo. Em um intervalo específico de temperatura, a quebra do efeito cooperativo acontece e a coexistência de fases se torna evidente.