| A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada |
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ESTUDOS DE DENSIFICAÇÃO DO ÓXIDO DE FERRO E BISMUTO PURO E DOPADO COM MANGANÊS, EURÓPIO OU GADOLÍNIO |
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| Valdirlei Fernandes Freitas 1 |
| Helder Luciani C. Grande 1 |
| Andrea Paesano Júnior 1 |
| Suzana N. de Medeiros 1 |
| Luiz Fernando Cótica 2 |
| Ivair Aparecido dos Santos 1 |
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| (1. Depto.de Física, Universidade Estadual de Maringá - UEM. ; 2. Depto.de Física, Universidade Estadual do Centro Oeste - Unicentro) |
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| INTRODUÇÃO: |
Os materiais cerâmicos vêm despertando grande interesse ao longo dos anos nas áreas tecnológicas, industriais e acadêmicas, devido ao seu grande número de propriedades físicas e diversas aplicações práticas. As aplicações dos materiais cerâmicos podem se estender desde a indústria do concreto ao mais complexo dispositivo de memória de múltiplo estado. Os materiais cerâmicos apresentam, também, propriedades muito importantes para aplicações práticas, tais como: isolamento térmico, propagação de luz, alta constante dielétrica, semicondução intrínseca, entre outras. Tais propriedades, no entanto, podem sofrer grandes variações quando o material em questão é exposto a tensões mecânicas externas, como naquelas empregadas na densificação dos mesmos. O processo de densificação é o processo pelo qual as partículas de um material são comprimidas de forma a diminuir o volume de um material através da aplicação de pressão. Com o intuito de melhor compreender o processo de densificação de materiais cerâmicos multiferroicos magnetoelétricos, neste trabalho serão apresentados estudos voltados para a síntese, por moagem em altas energias, e caracterização estrutural e microestrutural de corpos cerâmicos do composto óxido de ferro e bismuto puro e dopado com Manganês, Európio ou Gadolínio. Estudos de evolução de fases, envolvendo tempo e temperatura de calcinação e sinterização, foram conduzidos através de difratometria de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, visando colher informações a respeito da evolução estrutural e microestrtural do composto e dos corpos cerâmicos densificados em função da energia térmica. |
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| METODOLOGIA: |
O trabalho foi realizado no Laboratório de Materiais Especiais do Departamento de Física da Universidade Estadual de Maringá. A síntese mecânica do composto de oxido de ferro e bismuto dopado com Manganês, Európio ou Gadolínio foi efetuada através da moagem em altas energias em moinho planetário de bolas com tempo fixo de 24h com intervalo de 10 minutos a cada 1h de moagem. Em seguida, as amostras foram calcinadas com tempos variando de 1 a 24 h, a temperatura de 700 ºC em atmosfera livre. Os corpos cerâmicos foram posteriormente densificados em prensa mecânica uniaxial, para em seguida serem submetidos à sinterização. A caracterização microestrutural do composto cerâmico obtido foi realizada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) em um microscópio Shimadzu SuperScan SS-550 no laboratório de microscopia do GMPC-UEM. Também foi utilizada, para caracterização estrutural das amostras, a difratometria de raios-X (DRX). |
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| RESULTADOS: |
Os pós cerâmicos obtidos por moagem em altas energias apresentam uma estrutura extremamente desordenada, sem padrão cristalino definido e com uma ampla distribuição de tamanhos de grão e aglomerados de partículas. Contudo, quando as amostras foram submetidas à calcinação, obtivemos materiais praticamente monofásicos, com estrutura similar ao óxido de ferro e bismuto, independentemente do tipo de dopante utilizado Európio, Manganês ou Gadolínio. Ou seja, os dopantes, nas proporções utilizadas, foram completamente incorporados à estrutura do óxido de ferro e bismuto. As micrografias de composição (elétrons retro-espelhados), realizadas nas amostras calcinadas por 3h, apontaram amostras monofásicas quase que em sua totalidade, corroborando os resultados de DRX. De fato, o estudo de evolução de fases, efetuado através da DRX, revelou que as amostras tornam-se monofásicas com tempos de calcinação próximos de 3h, e que as mesmas apresentam fases distintas (espúrias) com o prolongamento do tempo de calcinação. Uma comparação entre as micrografias das amostras, antes e após a sinterização, revelou que a distribuição de tamanhos de grão, assim como a morfologia dos grãos, não apresenta consideráveis alterações. |
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| CONCLUSÕES: |
Os resultados obtidos, quando comparados aos reportados na literatura, indicam a formação de compostos com estruturas similares a do óxido de ferro e bismuto, independentemente do tipo de dopante utilizado Manganês, Európio ou Gadolínio. Estes resultados somente são possíveis de serem alcançados com a correta aplicação da correlação entre tempo e temperatura de calcinação dos pós. De fato, quando a quantidade de energia térmica fornecida ao sistema excede o limite necessário para a formação do composto monofásico, o material cerâmico tende a tornar-se polifásico devido aos deslocamentos iônicos e a recombinação atômica que ocorre no mesmo. As amostras densificadas não apresentam grandes alterações estruturais e microestruturais quando comparadas com os pós-cerâmicos calcinados. |
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: moagem em altas energias; microscopia eletrônica de varredura; densificação. |
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| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
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