[pt] Cerâmicas termomióticas vem despertando interesse devido a sua propriedade de apresentar, sob aquecimento, uma expansão térmica baixa, próxima a zero ou negativa. Essa propriedade é proveniente de uma vibração transversal do ânion, que resulta numa aproximação de átomos em determinadas direções. A família A2M3O12 (A = um cátion trivalente e M = Mo6 positivo ou W6 positivo) apresenta uma transição de fase de monoclínica para ortorrômbica, sendo somente a fase ortorrômbica que apresenta o comportamento termomiótico. Essa família, especificamente, vem sendo bastante pesquisada, pois possui a vantagem de permitir uma vasta flexibilidade química, sem mudar de estrutura cristalina e por consequência, permitir ajustes no coeficiente de expansão térmica de acordo com a aplicação a qual o material se destina. A expansão térmica próxima à zero pode levar a uma promissora alta resistência ao choque térmico. Esse trabalho teve como objetivo, estudar as propriedades térmicas e mecânicas do Al2W3O12 que possui baixa expansão térmica positiva com o objetivo de determinar sua resistência ao choque térmico pela figura de mérito de Hasselman. Para isso, todas as suas propriedades térmicas (expansão térmica e condutividade) e mecânicas (módulo de elasticidade e resistência mecânica) foram obtidas experimentalmente apresentando um valor promissor de 120K (comparável ao da safira) para resistência ao choque térmico pela figura de mérito de Hasselman sob condições severas de aquecimento. A partir desse resultado foi desenvolvido uma segunda pesquisa com o objetivo de refinar a microestrutura e aumentar a densidade relativa da cerâmica maciça do Al2W3O12 e assim incrementar suas propriedades mecânicas. Uma síntese por co-precipitação, seguida de uma prensagem isostática e uma sinterização desenvolvida em três etapas foram implementadas, obtendo-se um aumento de 91 porcento para 96 porcento na densidade relativa, com aumento de 19 porcento no módulo de elasticidade e de 35 porcento na dureza vickers se comparados aos resultados obtidos pela amostra sinterizada anteriormente pelo método convencional de sinterização em uma etapa. No terceiro estágio desta tese foi estudada a expansão térmica de uma novo material (In0,5(ZrMg)0,75Mo3O12) com promissora expansão térmica próxima a zero (10-7 K-1), a partir do cálculo da regra das misturas. O material foi sintetizado por evaportação total.e seu coeficiente de expansão térmica intrínseco determinado in situ por difração de Raios-X foi de 1,6x10-7 K-1 na faixa de temperatura de 100 a 500 graus Celsius, enquanto o coeficiente de expansão térmica maciço, medido por dilatometria, foi de 6,68 x 10-7 K-1, na faixa de temperatura de 100 a 800 graus Celsius. Esse material apresenta uma transição de fase de monoclínica para ortorrômbica na temperatura de 82 graus Celsius o que limita seu uso como material termomiótico em temperaturas abaixo de 100 graus Celsius. / [en] Thermomiotic ceramics have been arousing interest due to their property of presenting a low, near or zero thermal expansion under hearing. This property comes from a transverse vibration of the anion, which results in an approximation of atoms in certain crystallographic axes. The A2M3O12 family (A = a trivalent cation and M = Mo6 positive or W6 positive) presents a phase transition from monoclinic to orthorhombic, with only the orthorhombic phase exhibiting thermomiotic behavior. This family is widely researched since it has the advantage of allowing a wide chemical flexibility without changing the crystalline structure and consequently allowing adjustments in the coefficient of thermal expansion according to the application, which the material is intended. Thermal expansion close to zero can lead to a promising high thermal shock resistance. This work aimed to study the thermal and mechanical properties of Al2W3O12 that has low thermal expansion with the goal of determining its thermal shock resistance by the Hasselman figure of merit. For this, all its thermal properties (thermal expansion and conductivity) and mechanical (Young modulus and mechanical strength) were obtained experimentally and presented a promising value of 120K (comparable to sapphire) for thermal shock resistance by the figure of merit of Hasselman under severe heating. A second research was developed with the goal of refining the microstructure and increasing the relative density of the Al2W3O12 bulk ceramics and thus increasing its mechanical properties. A synthesis by co-precipitation, folled by an isostatic pressing and a three steps sintering were carried out, obtaining an increase of 91 percent to 96 percent in the relative density, with increase of 19 percent in modulus of elasticity and 35 percent in Vickers hardness when compared to conventional sintering. The thermal expansion of a new material (In0,5(ZrMg)0,75Mo3O12) with promising thermal expansion close to zero (10-7 K1), calculated by mixing rule was studied in the third chapter of this thesis. The material was synthesized by total evaporation. Its intrinsic thermal expansion coefficient was determined in situ by X-ray diffraction and presented a value of 1.6x10-7 K-1 in the temperature range of 100 to 500 Celsius degrees, while the coefficient of expansion of the bulk obtained by dilatometry, was 6.68 x 10-7 K-1, in the temperature range of 100 to 800 Celsius degrees. This material presents a phase transition from monoclinic to orthorhombic at 82 Celsius degrees, which limits its use as thermomiothic material at temperatures above 100 Celsius degrees.

[pt] Embora a grande maioria dos materiais dilate quando aquecida e contraia quando resfriada, existe uma classe de materiais que se contrai, ou não muda de dimensões, ao aquecida, apresentando um coeficiente de expansão térmico negativo (ETN) ou próximo à zero (ETZ), respectivamente. A possibilidade de reduzir significativamente o coeficiente de expansão térmica, e ao mesmo tempo, incrementar suas propriedades físicas tem sido a principal força motriz na busca por fases cristalinas dentro da família A(2)M(3)O(12) e suas subfamílias. Tendo isso em vista, a proposta deste estudo foi sintetizar dois sistemas novos, ZrMg(1- x)Zn(x)Mo(3)O(12) (x=0,1; 0,3; 0,35; 0,4) e ZrMg(1-x)Ni(x)Mo(3)O(12) (x=0,05; 0,1; 0,15; 0,2), para tentar reduzir o coeficiente de expansão térmica da fase mãe, a ZrMgMo(3)O(12). O limite de solubilidade de Zn(2+) e Ni(2+) no sistema ZrMgMo(3)O(12) se encontra no intervalo de 0,35 menor ou igual à x menor ou igual à 0,4 e 0,1 menor ou igual à x menor ou igual à 0,2, respectivamente. O menor coeficiente de expansão térmica (alfa l =2,82x10(-7)K (-1)) foi obtido para a composição x=0,1 no sistema ZrMg(1-x)Zn(x)Mo(3)O(12) na faixa de temperatura de 213 K a 298 K. Neste sistema, a transição de fase de monoclínica para ortorrômbica foi observada, ocorrendo abaixo da temperatura ambiente para todas as composições de x=0,1 a x=0,4. Esta temperatura de transição aumenta conforme aumenta a composição de Zn(2+). As análises de termogravimetria indicaram que as fases dos dois sistemas não são higroscópicas. Aplicando a equação de Kubelka-Munk, e considerando uma transição indireta para o ZrMg(1-x)ZnxMo3O12, concluiu-se que não existem diferenças significativas na energia de banda proibida das fases analisadas. No entanto, para uma transição indireta para o ZrMg(1-x)Ni(x)Mo(3)O(12) existe um decréscimo da energia da banda de energia, conforme o conteúdo de Ni(2+) aumenta na composição, além do surgimento da absorção no espectro visível devido à transição d-d. Por fim, os resultados deste estudo mostraram que é possível obter um material cerâmico, dentro dos sistemas estudados, que apresente um comportamento de expansão térmica próxima à zero. / [en] Although the vast majority of materials dilates when heated and contract when cooled, there is a class of materials that contracts or does not change their dimensions when heated, presenting a negative thermal expansion coefficient (NTE) or close to zero (ZTE), respectively. The possibility of reducing the coefficient of thermal expansion while increasing its physical properties has been the main driving force in the search for crystalline phases within the A(2)M(3)O(12) family and its subfamilies. In the present study, we propose to synthesize two new systems, ZrMg(1-x)Zn(x)Mo(3)O(12) (x = 0.1, 0.3, 0.35, 0.4) and ZrMg(1-x)Ni(x)Mo(3)O(12) (x = 0.05; 0.1, 0.15, 0.2), to try to reduce the coefficient of thermal expansion of the ZrMgMo(3)O(12) phase. The solubility limit of Zn(2+) and Ni(2+) in the ZrMgMo(3)O(12) system is in the range of 0.35 less than or equal to x less than or equal to 0.4 and 0.1 less than or equal to x less than or equal to 0.2, respectively. The lowest coefficient of thermal expansion (alfa l=2.82x10(-7)K (-1)) was obtained for the composition x = 0.1 in the ZrMg(1-x)Zn(x)Mo(3)O(12)system in the temperature range of 213 K to 298 K. In this system, the phase transition from monoclinic to orthorhombic was observed, occurring below the room temperature for all compositions from x = 0.1 to x = 0.4. This transition temperature increases as the Zn(2+) composition increases. Analyzes of thermogravimetry indicated that the phases of the two systems are not hygroscopic. Applying the Kubelka-Munk equation, and considering an indirect transition to ZrMg(1-x)Zn(x)Mo(3)O(12), it was concluded that there are no significant differences in the band gap energy of the analyzed phases. However, for an indirect transition to ZrMg1-xNixMo3O12 there is a decrease in energy of the band energy, as Ni2+ content increases in composition, in addition to the appearance of absorption in the visible spectrum due to d-d transition. Finally, the results of this study showed that it is possible to obtain a ceramic material, within the systems studied, that presents a thermal expansion behavior close to zero.

[pt] Este trabalho tem como objetivo estudar a expansão térmica extrínseca e intrínseca do Al2-xInxW3O12, suas transições de fase e higroscopicidade para as fases: x = 0,2; 0,4; 0,7 e 1. Os pós foram obtidos pelo método de co-precipitação. Esta técnica permite a produção de materiais cerâmicos avançados por meio de reações químicas suaves em temperaturas relativamente baixas usando em solução aquosa. A família Al2-xInxW3O12 faz parte do que se pode classificar como cerâmicas termomióticas (do grego thermo para calor e mio para contração) e pertence à família A2M3O12 (A = cátion trivalente, M = cátion hexavalente), com expansão térmica negativa ou quase zero. Este fato torna esta cerâmica uma candidata potencial em aplicações que requerem materiais com alta resistência ao choque térmico. Na literatura, encontramos poucos estudos sistemáticos que relatam parâmetros de interesse no sistema Al2-xInxW3O12, como os coeficientes de expansão térmica (CET) e suas transições de fase. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo determinar os coeficientes de expansão intrínsecos (determinados por difração de raios X que é relativa às variações nos parâmetros de rede do material) e o coeficiente de expansão extrínseco (obtido por dilatometria que leva em consideração a variação intrínseca e também extrínseca, dimensões do material, estas últimas relacionadas a defeitos microestruturais) do sistema Al2-xInxW3O12, temperaturas de transição de fase (monoclínica e ortorrômbica) na faixa de x = 0,2 a x = 1. Além disso, este estudo pretende relatar a higroscopicidade deste sistema (usando termogravimetria). Os resultados mostraram que o Al2-xInxW3O12 adotou uma estrutura ortorrômbica em temperatura ambiente para as composições x = 0,2; 0,4; 0,7 e uma estrutura monoclínica para a composição x = 1. Na fase x = 1, uma transição de fase monoclínica para ortorrômbica ocorreu perto de 200 oC. Finalmente, o sistema Al2-xInxW3O12 apresentou baixa higroscopicidade nas quatro fases estudadas. / [en] The Al2-xInxW3O12 family is part of thermomiotic ceramics (from the Greek thermo for heat and mio for contraction) and belongs to the A2M3O12 family (A = trivalent cation, M = hexavalent cation), wich can show negative or near zero thermal expansion. This fact makes this ceramic a potential candidate in applications that require materials with high resistance to thermal shock. In the literature, we found few systematic studies that report parameters of interest in Al2-xInxW3O12 system such as the coefficients of thermal expansion (CTE) and its phase transitions. Therefore, the present work aims to determine the intrinsic coefficients of expansion (determined by X-ray diffraction that is relative to variations in the material s lattice parameters) and the extrinsic coefficient of expansion (obtained by dilatometry which takes into account intrinsic and also extrinsic variations in dimension, these later related to microstructural defects) of Al2-xInxW3O12, phase transition temperatures (monoclinic to orthorhombic) in the range between x = 0.2 to x = 1. In addition, this study intends to report hygroscopicity of this system (using thermogravimetry). The results showed that Al2-xInxW3O12 adopted an orthorhombic structure at room temperature (RT) for x = 0.2; 0.4; 0.7 compositions and monoclinic structure for x = 1 composition. In x = 1 phase, a monoclinic to orthorhombic phase transition occurred close to 200 oC. Finally, the Al2-xInxW3O12 system presented low hygroscopicity in all four studied phases.