Síntese e caracterização da cerâmica PZT dopada com estrôncio e com nióbio e estrôncio

Abstract

A cerâmica Titanato Zirconato de Chumbo, PZT, se destaca por suas notáveis características piezoelétricas, sendo candidata a várias aplicações tecnológicas como transdutores, dispositivos ressonantes, entre outras, devido também a seu baixo custo e facilidade na fabricação (DESHPANDE, 1994). A adição de íons modificadores pode melhorar as propriedades da cerâmica, tornando-a mais eficiente. Inúmeros íons como nióbio (Nb+5) e estrôncio (Sr+2) podem ser usados para alterar parâmetros estruturais ad estrutura perovskita A(B’B”)O3 . O método Pechini é um dos mais empregados para síntese de pós cerâmicos com homogeneidade adequada ao estudo da dopagem. Neste trabalho, este método foi utilizado para síntese de pós de PZTS e PZTSN seguindo a composição Pb(1-x)Srx(Zr0,5Ti0,5)O3 e Pb(1-x)Srx[(Zr0,5Ti0,5)Nb0,04]O3, respectivamente, onde 0,01<x<0,1. O objetivo deste trabalho foi otimizar a concentração de dopantes e o processamento dos pós e da cerâmica PZT estabelecendo condições adequadas para a estabilidade de fase, obtenção de pequeno tamanho de partícula, tal que na sinterização pudesse resultar em cerâmicas de alta densidade e microestrutura controlada, potencializando a utilização da mesma em transdutores, ressonadores, som de alta fidelidade, hidrofones, vibradores, entre outras. Os pós cerâmicos foram calcinados a 750oC durante 4 horas e moídos por 1 1/2 hora, utilizando álcool isopropílico como solvente. Ainda como pós, foram caracterizados por BET, IV e DRX. Os pós foram prensados uniaxialmente e isostaticamente a 210 MPa em forma de cilindros com 12mm de diâmetro e aproximadamente 2mm de espessura e, então, sinterizados em forno tubular a 1100oC durante 4 e 15 horas. A presença de estrôncio deslocou Tc para temperaturas inferiores à cerâmica pura, atingindo aproximadamente 310oC para a...

Lead zirconate titanate, PZT, is well known because of its excellent piezoelectric properties and has been rised for several technologic applications including: transducers, ressonant devices, and advantages such as low cost and ease to fabricate. The addition of modifiers ions could improve the ceramic properties favoring their applications. Several ions as niobium (Nb+5) and strontium (Sr+2) could be used to change structural parameter of perovskite cell A(B’B”)O3. The Pechini’s method is one of the most important method to obtain ceramic powders with adequated homogeneity. Related to this method was used to synthetise PSZT and PSZTN. The dopant powders following the compositions Pb(1-x)Srx(Zr0,5Ti0,5)O3 and Pb(1-x)Srx[(Zr0,5Ti0,5)Nb0,04]O3 , respectively, where 0,01<x<0,1. The ceramics powders were calcinated at 750oC for 4 hours and milled at ½ hour using isopropilic alchool. The powders were characterized by BET, IV and DRX. After that, the powders were isostatically pressed at 210 Mpa in a cilynder form with 12mm diameter and approximately 2mm thickness and then sintered in a tubular furnace at 1100oC for 4 and 15 hours. The higher sintered time increases the grain size. The presence of strontium changes Tc for lower temperatures comparing to the pure PZT, reaching approximately 310oC for the compositions where x=0,1. The dielectric constant for this samples was about 9000.