Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1946.pdf: 9292037 bytes, checksum: 119351fd8e0cd7b745977db6fd72ec7c (MD5) Previous issue date: 2007-09-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work presents a systematic study of synthesis and characterization of ferroelectric nanoislands. Generally three methods were had been studied: polymerized complex method (MPC), hydrothermal synthesis and nonaqueous synthesis. In order to optimize the formation of nanoislands we realized studies about influence of some experimental parameters. When we used MPC the concentration of metallic cátions (Pb2+, Zr4+ and Ti4+) in the polymeric resin, influence of the type calcination (using microwave and conventional oven), the citric acid - metallic cátion ratio (AC:Metal) and the resins deposition method were varied. The results showed that using the spin-coating deposition onto Si (100) substrate, the dilution of the polymeric resin proportionate samples with of distinct particle concentrations. Some of these regions with nanoislands. With the increase of ratio AC: Metal we had the formation of continuous films. The samples prepared by immersion method showed that it is possible the formation of nanoislands with uniform size and distribution by MPC. Tests in MgO and STO substrates were also accomplished based on the optimization discussed above. Tests with one layer indicated only the presence of PZT tetragonal phase. Moreover the optimized immersion conditions lead the formation of a continuous film along the MgO substrate. The sample obtained onto STO substrate presented agglomerated regions. Also hydrothermal synthesis was used to produce PZT nanoparticles. However, even with the variation of the synthesis conditions PZT powders were obtained in a micrometric scale. On the other hand, the nonaqueous route produced a low cristallinity PZT precursor, with was crystallized at lower temperatures than those reported in the literature. Besides, BaTiO3 was also studied. In this case the samples were deposited by immersion and spin-coating. The samples obtained by immersion did not present the formation of nanoislands but regions with agglomerated particles. The viscosity and concentration of organic material were investigated accomplished aiming the formation of films with the thinnest thickness possible to the samples obtained by spin-coating. The formation of continuous films was verified and in some of them the formation of pores was observed. The formation of micrometric islands was observed at higher temperatures. / Este trabalho apresenta um estudo sistemático sobre a síntese e caracterização de nanoilhas ferroelétricas. De modo geral três métodos foram estudados: o método de polimerização de complexos (MPC), a síntese hidrotermal e a síntese não aquosa. A fim de otimizar a formação das nanoilhas foi realizado um estudo sobre a influência de alguns parâmetros experimentais. No caso do MPC foram variadas, a concentração de cátions metálicos (Pb2+, Zr4+ e Ti4+) na resina polimérica, influência da calcinação (utilizando-se microondas e forno convencional) e o método de deposição das resinas. Os resultados obtidos mostraram que utilizando-se a deposição por spin-coating em substratos de Si(100), a diluição da resina polimérica proporcionou amostras com regiões de distintas concentrações de partículas. Em determinadas regiões as nanoilhas foram observadas. Com o aumento da relação AC:Metal foram obtidos filmes contínuos. As amostras preparadas por imersão mostraram que é possível a formação de nanoilhas com tamanho e distribuição uniforme utilizando-se o MPC. Foram realizados também testes de deposição por imersão em substratos de MgO e STO, baseando-se na otimização acima discutida. Testes com uma camada de resina apontaram a presença da fase de PZT tetragonal. No entanto as condições utilizadas de imersão levaram a formação de um filme continuo ao longo do substrato de MgO. Já a amostra obtida em substrato de STO apresentou aglomerados. Também utilizou-se a síntese hidrotermal para a produção de nanopartículas de PZT. Entretanto, mesmo com as variações das condições de síntese os pós de PZT foram obtidos em escala micrométrica. Por outro lado com a síntese não aquosa produziu-se um precursor de PZT de baixa cristalinidade e este foi cristalizado a temperaturas menores que aquelas reportadas na literatura. Além disso, um outro material aqui estudado foi o BaTiO3, neste caso foram obtidas amostras depositadas por imersão e por spincoating . As amostras obtidas por imersão não apresentaram a formação de nanoilhas e sim de regiões com partículas aglomeradas. A viscosidade e concentração de material orgânico foram investigadas visando a formação de filmes com as menores espessuras possíveis para as amostras obtidas por spin-coating . Verificou-se a formação de filmes contínuos e em alguns deles observou-se a formação de poros. Os tratamentos térmicos em altas temperaturas possibilitaram a formação de ilhas micrométricas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2481.pdf: 6979956 bytes, checksum: 8bbd2b90989a8f91aab8eb1205623246 (MD5) Previous issue date: 2008-01-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Due to the growing advances obtained in nanomaterials science, almost all technological sectors have invested in nanotechnology. It is expected technological improvements in a wide range of products, from the most conventional to nanostructured, as nanocomposites and nanoelectronics materials. Several techniques have been proposed in the literature aiming the search of these materials in a high purity grade. However, some problems to this goal persist, as the use of reactants with impurities of hard elimination and difficulties in the crystallization process, implying in a poor particle growth control. The hydrothermal synthesis has a great advantage for using few steps during the synthesis process and lower temperatures of prodution. Despite the advantages in the process, the cost of commercial equipments not adequated to this synthesis is around US$ 10,000.00 to 20,000.00, expensive values to Brazilian conditions. Also, there is not a brazilian equipment with adequate control and manipulability so far. These facts impair the dissemination of the processing technique. In this way, the main goal of this project is the construction of a hydrothermal system using brazilian materials and its application to the OPM-Hydrothermal hybrid synthesis to obtain technological materials. The association of the techniques enabled the union of the main features of each method leading to a high purity and high crystalline product, in soft solution condition in which the amorphous precipitate obtained by the chemically clean route OPM was crystallized in a soft process (hydrothermal), avoiding calcination. Crystalline phases of TiO2 were obtained at 200oC / 2 hours as rutile nanorods (pH = 0) and anatase from nanoparticles (pH = 2 to 8) to nanorods (pH = 10) and nanoneedles (pH = 12). Pure crystalline PbTiO3 and Pb(Zr50Ti50)O3 were obtained with cubic structure at 150 and 200oC / 2 hours, depending on the Pb stoichiometry adopted. / Em função dos grandes e crescentes avanços obtidos nas ciências de nanomateriais, praticamente todos os setores de atividade do mercado atual tem investido em nanotecnologia. Espera-se ganhos tecnológicos nos mais variados produtos, dos mais convencionais aos materiais nanoestruturados, nanocompósitos e nanoeletrônicos. Diversas técnicas são propostas em literatura e visibilizam a busca pela obtenção desses materiais com alta pureza. Contudo persistem empecilhos ao avanço e utilização das mesmas como o uso de reagentes de partida de difícil eliminação e a dificuldade muitas vezes encontrada nos processos de cristalização e no controle de crescimento de partículas. A Síntese hidrotérmica apresenta grande vantagem por necessitar de menos etapas durante a síntese e utilizar baixas temperaturas de produção. O custo atual dos equipamentos próximos, porém não adequados, encontrados no mercado internacional chegam a custar de US$ 10,000.00 a 20,000.00 valor que inviabiliza sua aquisição em muitos casos somados à ausência de um equipamento nacional com capacidade de controle e manuseio dificultam a disseminação da técnica de processamento. Essas considerações contextuais forjam o ponto motivador e basal deste projeto que é a construção de um sistema hidrotérmico para uso laboratorial utilizando material nacional e sua aplicação na síntese hibrida OPM-Hidrotermal para obtenção de materiais de grande interesse tecnológico. A aplicação da associação OPM-Hidrotermal proporcionou a união das principais qualidades apresentadas por cada uma individualmente derivando na obtenção de um produto altamente puro e cristalino em condições soft solution processing nas quais o precipitado amorfo obtido pela rota quimicamente mais limpa (OPM) é cristalizado por um processo mais brando (hidrotérmica) que não necessitou de tratamentos térmicos de calcinação. Obteve-se com êxito as fases cristalinas de TiO2 com tratamentos hidrotérmicos a 200oC por 2 horas, sendo rutilo com morfologia de nanobastões (pH=0) e anatase com morfologias indo de nanopartículas (pH de 2 a 8) para nanobastões (pH=10) até nanoagulhas (pH=12). As fases cristalinas puras de PbTiO3 e Pb(Zr50Ti50)O3 foram obtidas com morfologias cúbicas entre 150 e 200oC por 2 horas, dependendo da quantidade de excesso de chumbo utilizado na solução.

Orientador: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Mario Godinho Junior / Resumo: Neste trabalho de mestrado foram preparadas amostras do sistema SrTiO3, Sr1-xFexTiO3 e Sr1-xNixTiO3 com x = 0,05 e 0,10, no qual foi utilizado o método dos precursores polímeros e, a partir desse método, foram produzidas amostras na forma de pós e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais, morfológicas, elétricas e ópticas. As caracterizações estruturais e morfológicas foram realizadas utilizando as técnicas difração de raios X, método de Rietveld, espectroscopia micro-Raman, espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de emissão de campo (FEG) e microscopia de força atômica (MFA). Os filmes finos foram preparados pela técnica "spin-coating" sobre substrato de Si/SiO2/Ti/Pt e SiO2. O tratamento térmico das amostras na forma de pó e filme foram de 400ºC/4horas/5ºCmin-1 e 700ºC/2horas/5ºCmin-1. Os pós e os filmes finos apresentaram estrutura do tipo Perovskita sem a presença de segunda fase. Foi possível obter uma solução sólida incorporação do íon Fe e Ni no sitio A na forma de pós e filmes finos. Os sítios A localizam-se dentro de um dodecaedro (A012) de doze oxigênios enquanto o sitio B no interior de um octaedro regular (BO6) constituído de oito oxigênios. Portanto, as distorções ocorridas nestas estruturas produzem importantes mudanças e surgimento de novas propriedades. A introdução dos íons Fe e ni não alteram a característica paraelétrica do SrTiO3 a temperatura ambiente, no entanto, apresentaram constante a perda dielétrica estáveis podendo ser considerada um grande candidato a aplicação que requerem estabilidade a altas frequências. Além disso, os filmes filmes finos depositados sobre substratos de SiO2 apresentaram altas transmitância na região do UV-visível e diminuição do band gap e aumento do índice de refração dos filmes finos substituídos em relação ao puro / Abstract: In this master's degree work, samples of the systems SrTiO3, Sr-1x-FexTiO3 and Sr1-xFeTiO3 and Sr1-xNiTiO3 (with x = 0,05 and 0,10) were synthsized by the polymeric precursors' method, and from this material, powder and nanostructured thin films samples were produced to have their structural, morphological, electical and optical properties characterized. The structural characterization and morphological was done by using x-ray diffraction techniques, Rietveld Method, micro-Raman spectroscopy, infrared region's spectroscopy techniques, field emission's electronic microscopy (FEG) and atomic force microscopy (AFM). The thin films were prepared by the spin-croating technique on Si/SiO2/Ti/Pt and SiO2 substrates. The thermal treatment of the samples, in powder and film forms, was of 400ºC/4H/5ºCmin-1 and 700ºC/2h/5ºCmin1. The powders and thin films presented a Perovskite type of structure without the presence of the second phase. It was possible to obtain a complex incorporation system of the ions Fe and Ni at the site A as powder and thin films. The sites A are located inside a docecahedron (AO12) of twelve oxygens, with the site B, inside a regular octahedron (BO6), formed by eight oxygens. Therefore, the distortion occurred on these structures produce important changes and the emergence of new properties. The introduction of the Fe and Ni ions don't change the SrTiO3 paraelectric characteristics at room temperature, but, they presented stable constant and dielectric loss, what can be considered a great candidate to an application that requires stability and high frequencies. Moreover, the thin films that were deposited on the SiO2, presented high transmittance in the visible UV's region and the diminution of the STO's band gap, due to the doped-material / Mestre

Compósitos cerâmicos planares de titanato zirconato de bário, BaTi1-xZrxO3, foram produzidos e os efeitos da quantidade de Zr4+ em suas propriedades funcionais foram estudados. As amostras foram fabricadas pelo método convencional de processamento cerâmico e pela técnica de deposição de fitas cerâmicas a partir de BaTi1-xZrxO3 com x=0, 0,05, 0,1, 0,15 e 0,2 sintetizados pelo método hidrotermal e pelo método dos precursores poliméricos. Foram realizadas caracterizações estrutural (difração de Raios X pelo método do pó e espectroscopia Raman), composicional (espectroscopia por dispersão de energia), microestrutural (microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dilatometria) e funcional (permissividade elétrica, coeficiente piezoelétrico d33, coeficiente piroelétrico e histerese ferroelétrica). Além disso, a regra da mistura de fase foi utilizada para prever a permissividade elétrica dos compósitos e as tensões mecânicas internas e seus efeitos na permissividade elétrica e na temperatura de Curie de policristais de BaTiO3 foram simulados. As análises dos dados e as discussões foram realizadas considerando o modelo fenomenológico de Devonshire, a modificação de Forsbergh deste modelo para incluir efeitos de tensões mecânicas bidimensionais e o modelo de policristal tetragonal de BaTiO3 sugerido por Buessem. Os resultados mostram a existência de tensões residuais bidimensionais que surgem após o resfriamento dos compósitos devido às diferenças nos coeficientes de expansão térmica das fases constituintes. Os métodos de obtenção das amostras afetaram o tamanho final dos grãos e as espessuras das interfaces dos compósitos, sendo que, em geral, eles são menores e mais finos nas fitas cerâmicas homogêneas do que nas correspondentes cerâmicas homogêneas. Os compósitos apresentaram deslocamento da Tc para maiores temperaturas e aumento do grau de difusividade da transição. A presença das tensões mecânicas residuais e as características microestruturais, juntamente com os modelos utilizados, explicam qualitativamente a permissividade elétrica obtida. Concluí-se que a quantidade de Zr4+ modifica o comportamento das camadas durante a sinterização e altera o coeficiente de dilatação. Estas mudanças geram tensões mecânicas residuais que afetam a microestrutura e as propriedades funcionais dos compósitos. Portanto, a produção de compósitos cerâmicos ferroelétricos deve considerar a correlação existente entre microestrutura e tensões residuais para que suas propriedades sejam otimizadas. / Planar BaTi1-xZrxO3 ceramic composites had their functional properties investigated. These composites were obtained by the conventional ceramic processing technique and by tape casting technique. Furthermore, BaTi1-xZrxO3 x=0, 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2 were synthesized by the polymeric precursors method and by the hydrothermal synthesis to study the synthesis influences and to study the effect of Zr4+ on the functional properties of the composites. Structural characterization (X-Ray powder diffraction and Raman spectroscopy), compositional analysis (energy dispersive X-Ray spectroscopy), microestrutural evaluation (scanning electron microscopy, dilatometry measurements) and functional properties characterization (electrical permittivity, piezoelectric coefficient d33, pyroelectric coefficient and ferroelectric hysteresis) were performed. Furthermore, the composites electrical permittivity was predicted by the simple mixture and the internal mechanical stress distribution and it´s effects on both, electrical permittivity and Curie´s temperature (Tc) of BaTiO3 polycrystals, were simulated. The analyses and discussions were supported by 1- Devonshire´s phenomenological theory, 2- Forsbergh´s modification to Devonshire´s theory to include the two-dimensional stress effects on Tc and 3- Buessem´s BaTiO3 tetragonal polycrystal model. The results show that the sintered composites present two-dimensional residual stresses after cooling due to the constrained sintering of the layers and their thermal expansion coefficient mismatch. The methods of sample preparation led to differences in grain size and interface thickness, with the homogeneous ceramic tapes presenting smaller grain sizes and thinner thickness than the conventional homogeneous ceramics. On the other hand, the composites showed a Tc shift to higher temperatures, a more diffuse phase transition and residual mechanical stresses. Concluding, the Zr4+ substitution of Ti4+ modifies the layer´s sintering behavior and their thermal expansion coefficient. These changes lead to microstructure modifications that affect the functional properties of planar BaTi1-xZrxO3 composites. Thus, the design of ferroelectric composites should take into consideration the correlations between microstructure and residual stresses in order to optimize their functional properties.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-20Bitstream added on 2014-06-13T20:55:53Z : No. of bitstreams: 1 mabuchi_gh_me_bauru.pdf: 1920924 bytes, checksum: f08f31db69b94fc1bdc144ed68ccce09 (MD5) / Neste trabalho de mestrado foram preparadas amostras do sistema SrTiO3, Sr1-xFexTiO3 e Sr1-xNixTiO3 com x = 0,05 e 0,10, no qual foi utilizado o método dos precursores polímeros e, a partir desse método, foram produzidas amostras na forma de pós e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais, morfológicas, elétricas e ópticas. As caracterizações estruturais e morfológicas foram realizadas utilizando as técnicas difração de raios X, método de Rietveld, espectroscopia micro-Raman, espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de emissão de campo (FEG) e microscopia de força atômica (MFA). Os filmes finos foram preparados pela técnica spin-coating sobre substrato de Si/SiO2/Ti/Pt e SiO2. O tratamento térmico das amostras na forma de pó e filme foram de 400ºC/4horas/5ºCmin-1 e 700ºC/2horas/5ºCmin-1. Os pós e os filmes finos apresentaram estrutura do tipo Perovskita sem a presença de segunda fase. Foi possível obter uma solução sólida incorporação do íon Fe e Ni no sitio A na forma de pós e filmes finos. Os sítios A localizam-se dentro de um dodecaedro (A012) de doze oxigênios enquanto o sitio B no interior de um octaedro regular (BO6) constituído de oito oxigênios. Portanto, as distorções ocorridas nestas estruturas produzem importantes mudanças e surgimento de novas propriedades. A introdução dos íons Fe e ni não alteram a característica paraelétrica do SrTiO3 a temperatura ambiente, no entanto, apresentaram constante a perda dielétrica estáveis podendo ser considerada um grande candidato a aplicação que requerem estabilidade a altas frequências. Além disso, os filmes filmes finos depositados sobre substratos de SiO2 apresentaram altas transmitância na região do UV-visível e diminuição do band gap e aumento do índice de refração dos filmes finos substituídos em relação ao puro / In this master's degree work, samples of the systems SrTiO3, Sr-1x-FexTiO3 and Sr1-xFeTiO3 and Sr1-xNiTiO3 (with x = 0,05 and 0,10) were synthsized by the polymeric precursors' method, and from this material, powder and nanostructured thin films samples were produced to have their structural, morphological, electical and optical properties characterized. The structural characterization and morphological was done by using x-ray diffraction techniques, Rietveld Method, micro-Raman spectroscopy, infrared region's spectroscopy techniques, field emission's electronic microscopy (FEG) and atomic force microscopy (AFM). The thin films were prepared by the spin-croating technique on Si/SiO2/Ti/Pt and SiO2 substrates. The thermal treatment of the samples, in powder and film forms, was of 400ºC/4H/5ºCmin-1 and 700ºC/2h/5ºCmin1. The powders and thin films presented a Perovskite type of structure without the presence of the second phase. It was possible to obtain a complex incorporation system of the ions Fe and Ni at the site A as powder and thin films. The sites A are located inside a docecahedron (AO12) of twelve oxygens, with the site B, inside a regular octahedron (BO6), formed by eight oxygens. Therefore, the distortion occurred on these structures produce important changes and the emergence of new properties. The introduction of the Fe and Ni ions don't change the SrTiO3 paraelectric characteristics at room temperature, but, they presented stable constant and dielectric loss, what can be considered a great candidate to an application that requires stability and high frequencies. Moreover, the thin films that were deposited on the SiO2, presented high transmittance in the visible UV's region and the diminution of the STO's band gap, due to the doped-material

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T09:02:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:55:27Z : No. of bitstreams: 1 148946.pdf: 9150792 bytes, checksum: 0eeac3b6ea44d19a71e1eb577192e809 (MD5) / As matérias-primas cerâmicas alumina ativada e titanato de alumínio (ba-AI2TiO5) foram preparados pelo método sol-gel. A alumina ativada na forma de microesferas foi produzida por geleificação externa utilizando nitrato de alumínio como precursor. Obteve-se microesferas não densas de pseudoboemita, com poros de até 50 mm de diâmetro, que apresentaram área superficial específica de aproximadamente 250 m2/ g. Quando estas microesferas foram calvinadas a 500°C a área superficial específica aumentou para 300 m2/ g. Os testes de calcinação desse material mostrou a g-alumina já formada a 350 °C e a a-alumina bem cristalizada a 1100 °C. Para produzir pó de titanato de alumínio utilizou-se alcóxidos de alumínio e de titânio como precursores com adição de ácido clorídrico. O gel mais translúcido preparado promoveu sob tratamento térmico uma evolução estrutural atípica: a cristalização direta da fase titanato de alumínio a 900 °C. Nesta temperatura a fase titanato de alumínio foi detectado após 3 horas de tratamento. Com 5 horas de tratamento a 900 °C a fase apresentou-se bem cristalizada e permaneceu assim com 10 horas de tratamento. A 1400 °C ocorreu a formação de titanato de alumínio em todas as amostras preparadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285517.pdf: 1201811 bytes, checksum: 8c1150956157d2c52c6b75fc9aed181c (MD5) / As partículas de titanato de bário foram preparadas utilizando o método de Sol-precipitação. Estas partículas foram incorporadas em uma matriz polimérica de poli (álcool vinílico) com intuito de obter um filme fino flexível. Foram feitos filmes com titanato de bário comercial e PZT para comparação. O material resultante foi caracterizado por difração de raio-x (XRD), determinação de tamanho de partícula e potêncial zeta, espectroscopia de absorção na região do uv-visível, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FEG-SEM) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Resistividade, constante dielétrica, histerese ferroelétrica foram utilizadas para estudar como as propriedades elétricas do material dependem de vários parâmetros como temperatura, concentração, faixas de frequências entre outras. / Barium titanate particles were prepared using the sol-precipitation technique. The particulates were embedded in a polyvinyl alcohol matrix in order to obtain a thin flexible film. Films were made with commercial barium titanate were compared with films made with PZT. The resulting material was characterized by X-ray diffraction (XRD), particle size and zeta potential, field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). Resistivity, dielectric constant, ferroelectric hysteresis were used to study how the electrical properties of materials depend on various parameters such as temperature, concentration, frequency bands and others.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-18Bitstream added on 2014-06-13T21:03:33Z : No. of bitstreams: 1 costa_mgs_dr_araiq.pdf: 2521590 bytes, checksum: 0ded72f39c9bb4871e6719cb9037dc87 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, pós de titanato de estrôncio puro (ST) e dopado com íons Sm3+ - 1,0 mol% (Sm1) e 5,0 mol% (Sm5) - foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos e analisados por diferentes técnicas, a fim de verificar as suas características estruturais à temperatura ambiente. Na síntese, uma solução contendo ácido cítrico e isopropóxido de titânio foi misturada com quantidades apropriadas de SrCO3, SmO2, e etilenoglicol e polimerizada termicamente. As resinas assim obtidas foram calcinadas entre 420°C e 750°C/2 h. Na investigação, as propriedades do material não dopado foram comparadas àquelas observadas nos materiais dopados a fim de verificar a influência do íon terra-rara nas mesmas. A fase única SrTiO3 foi observada em todas as amostras calcinadas a partir de 500°C. Indícios da ocupação, pelo dopante, dos sítios do Ti e dos sítios do Ti e do Sr da matriz SrTiO3, foram observados para as amostras Sm1 e Sm5, respectivamente, através do refinamento estrutural pelo método de Rietveld; evidências de tamanhos nanométricos dos pós investigados foram também observadas e confirmadas através de MET. Medidas de espalhamento Raman e de absorção na região do infravermelho revelaram a presença da fase carbonato nas amostras, embora esta não tenha sido revelada em análise inicial por DRX, evidenciando certa instabilidade dos materiais, possivelmente à exposição ao ar atmosférico. Resultados destas medidas também revelaram uma maior cristalinidade das amostras dopadas com relação às não dopadas obtidas nas mesmas condições experimentais. Desordem na estrutura do octaedro TiO6 acompanhada por vacâncias de oxigênio complexas foram evidenciadas por estas técnicas e também por XANES nas amostras não dopadas. Bandas de emissão fotoluminescentes nas regiões do vermelho-verde e do azul foram observadas nos espectros do ST à temperatura... / In this work, pure strontium titanate (ST) and Sm3+doped - 1 mol% (Sm1) and 5 mol% (Sm5) - powders were fabricated by polymeric precursor method and analyzed by different methods in order to evaluate the material structural characteristics at room temperature. The synthesis was based on the mixture of citric acid/ titanium isopropoxide solution with appropriate quantities of SrCO3, SmO2 and ethylene glycol and thermally polymerized. The resins obtained were calcined for 2 h at a temperature between 420°C and 750°C. The characterization results of non-doped and doped samples were compared in order to see the influence of rare-earth ions in the properties of the powders. For the powders calcined at 500ºC only SrTiO3 phase was observed. Using the Rietveld method for structural refinement, evidences for the dopant atoms entering the SrTiO3 structure, more precise the Ti and the Ti and Sr sites, were observed for the Sm1 and Sm5 samples, respectively. The Transmission Electron Microscopy (TEM) analyzes showed the nanometric nature of powders. Raman scattering and infrared absorption measurements revealed the existence of carbonate phase in the samples, results not confirmed by X-Ray Diffraction (XRD), leading to the presumption of certain instability of the material, maybe due to atmospheric exposure. These characterization methods also revealed a higher degree of cristallinity for the doped samples when compared with the non-doped ones, for samples processed under the same experimental conditions. Together with these two methods, X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) technique was used in order to have a more detailed characterization of the samples. The results indicated the existence of a structural disorder for the TiO6 octahedron as well as the existence of complex oxygen vacancies. Photoluminescence emission bands in the red-green and blue regions were detected for... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLEBS.pdf: 2405148 bytes, checksum: cf8bd70f6a3bf80cb6e524c1256c0e4f (MD5) Previous issue date: 2003-08-08 / It was studied the effect of the dopants, Al, Y, Cr, Nb and V, on the photoluminescent properties of films and powders of amorphous strontium titanate. With this purpose the techniques of SEM, XRD, UV/Visible spectroscopy and room temperature photoluminescence were applied to film and powder samples of strontium titanate, prepared by the Pechini method. A literature survey was undertaken upon the structure and the photoluminescent properties of 26 crystalline inorganic titanates, in which titanium displayed the sixfold, fivefold and fourfold oxygen coordinations. The fivefold oxygen coordinated compounds exhibited much higher values of excitation band energy and quenching temperature than the sixfold oxygen coordinated compounds. A recent research from LIEC confirmed, by means of XANES, the presence of fivefold oxygen coordinated titanium in the samples of amorphous titanates that presented room temperature photoluminescence. A recent quantum mechanic study of LIEC associated the titanate amorphous structure to the reduction of its theoretical gap and therefore to the increase photoluminescence intensity. In the present work, were confirmed higher values of optical bandgaps for the crystalline samples than for the amorphous samples, supporting the creation of intermediate states in the forbidden band, which were recently confirmed in the aforementioned quantum mechanic study. It can be definitively stated that amorphous strontium titanato is sensitive to the doping. Generally speaking the chromium doping presents the tendency to decrease of the wavelength of the photoluminescence emission peak, while the opposite was observed in the case of the vanadium doping. The separation of the photoluminescence spectra could be very effectively accomplished into just two gaussians. For the case of the powder and tablet samples, the peak of smaller wavelength, µ1, is located within a narrow range from 561 to 571 nm. The peak of higher wavelength, µ2, is also located within a narrow range, in this case between 637 and 651 nm. These peak values reasonably agree with the values found for samples of amorphous undoped ZT, also in the form of powders. It should not be attributed to the dopants the responsibility for the photoluminescence phenomenon of the amorphous titanates. They only create defects that can influence, positively or negatively, the photoluminescence intensity, not having contributed to the creation of a new photoluminescence center. It can be said that the doping of amorphous strontium titanate only secondarily influences the previously important photoluminescence of the amorphous undoped SrTiO3 , which presents a quenching temperature over 300K. Similar results, of such secondary importance of the doping of amorphous titanates were observed in recent works of LIEC in Er-doped lead titanate, amorphous and crystalline, and in amorphous BaTiO3/SrTiO3 doped with Cr and V. / Foi estudado o efeito de dopantes, Al, Y, Cr, Nb e V, sobre as propriedades fotoluminescentes de filmes e de pós de titanato de estrôncio amorfo. Para tanto foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, espectroscopia de UV/Visível e levantamento de espectros de fotoluminescência à temperatura ambiente de amostras de titanato de estrôncio, preparadas pelo método Pechini. Foi elaborado levantamento de dados da literatura sobre a estrutura e as propriedades fotoluminescentes de 26 titanatos inorgânicos cristalinos, com titânio hexacoordenado, pentacoordenado e tetracoordenado. Os compostos pentacoordenados de titânio apresentaram valores bem mais altos de pico da banda de excitação e de temperatura de quenching do que os compostos de coordenação seis e quatro. Pesquisa recente do LIEC confirmou, por meio de XANES, a presença de titânio pentacoordenado nas amostras de titanatos amorfos que apresentaram fotoluminescência à temperatura ambiente. Estudo mecânicoquântico recente do LIEC conseguiu associar o aumento da deformação do cluster representando a estrutura amorfa do titanato com um decréscimo do gap teórico e com o aumento da intensidade da fotoluminescência. Foram confirmados maiores valores de gap ótico para as amostras cristalinas do que para as amostras amorfas, corroborando com a criação de estados intermediários dentro da banda proibida confirmada recentemente em trabalhos mecânico-quânticos do LIEC. Pode ser afirmado que ficou definitivamente determinado que o titanato de estrôncio amorfo é sensível à dopagem. A grosso modo, a dopagem com cromo tendeu a apresentar diminuição do comprimento de onda do pico de emissão, enquanto que o oposto se observou no caso da dopagem com vanádio. A separação dos espectros de fotoluminescência pôde ser realizada de maneira muito eficaz em duas gaussianas apenas. No caso das amostras de pós e pastilhas, o pico de menor comprimento de onda, µ1 , se situa dentro de uma estreita faixa, entre 561 e 571 nm. O pico de maior comprimento de onda, µ2 , se situa também dentro de uma estreita faixa, no caso entre 637 e 651 nm. Esses picos batem razoavelmente com os valores encontrados em amostras de ZT não dopada, amorfa, também em pó. Não deve ser atribuída aos dopantes a responsabilidade pelo fenômeno fotoluminescente dos titanatos amorfos. Eles apenas criam defeitos que podem influir de modo positivo ou negativo na intensidade da fotoluminescência, não tendo contribuído com a criação de um novo centro de fotoluminescência. Pode ser dito que a dopagem do titanato de estrôncio amorfo influencia de maneira secundária a fotoluminescência já importante desse material, haja visto que ele apresenta temperatura de quenching superior a 300K. Resultados semelhantes, da importância secundária da dopagem de titanatos amorfos foram observados em trabalhos do LIEC em titanato de chumbo, amorfo e cristalino dopado com Er e em BaTiO3/SrTiO3 amorfo dopado com Cr e V.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5954.pdf: 27474055 bytes, checksum: eef4b5cada1fec33f5da8c25513efc8d (MD5) Previous issue date: 2014-01-28 / Motivated by increased consumption of abrasive grains and the need of the abrasive market to develop roughing, polishing and increasiling efficient cutting tools, this work aimed to understand the influence of titania in obtaining "blue fired" fused aluminum oxide. This is a material obtained from the brown fused aluminum oxide, which is subjected to a heat treatment and consequently gets higher physical properties than the conventional brown aluminum oxide sold. To ensure that the "blue fired" aluminum oxide acquires the physicochemical characteristics required by the market, it should have a blue color and a friability inferior than brown fused aluminum oxide. Given the strong market demand for this type of product, Elfusa Geral de Eletrofusão LTDA has been working on improving the technology for obtaining industrial scale "blue fired" aluminum oxide since 2009. In this context Elfusa proposed the Coordinator of Process Engineering and Development, Edmilson Ricelli dos Passos, a technological and systematic study on the production of "blue fired" aluminum oxide. Thus, this work discusses the process of electrofusion of bauxite to obtain the "blue fired" aluminum oxide, as well as a comparison of the mechanical properties of this material with conventional brown fused aluminum oxides. Both process variables as the influence of the chemical composition were analyzed during the study, using physical and chemical characterization techniques. It has been proved in this work that controlling for time, temperature and atmosphere variables is essential for the production of "blue fired" aluminum oxide. The blue coloration of the aluminum oxide is explained by electronic transition optical phenomena is the formation of aluminum titanate phase, as some explanations found in the technical literature state. / Motivado pelo aumento do consumo de grãos abrasivos e pela necessidade do mercado abrasivo em desenvolver ferramentas de desbaste, polimento e corte cada vez mais eficientes, este trabalho teve como objetivo entender a influência da titânia na obtenção do óxido de alumínio eletrofundido "blue fired". Este é um material obtido a partir do óxido de alumínio eletrofundido marrom, o qual é submetido a um tratamento térmico e por consequência adquire propriedades físicas superiores ao do óxido de alumínio marrom convencional comercializado. Para garantir que o óxido de alumínio blue fired adquira as características físico-químicas exigidas pelo mercado, o mesmo deve apresentar uma coloração azul e uma friabilidade inferior ao do óxido de alumínio eletrofundido marrom. Dada a forte procura do mercado por este tipo de produto, a Elfusa Geral de Eletrofusão LTDA vem desde 2009 trabalhando no aprimoramento da tecnologia para a obtenção em escala industrial do óxido de alumínio blue fired . Nesse contexto a Elfusa propôs ao Coordenador de Engenharia de Processo e Desenvolvimento, Edmilson Ricelli dos Passos, um estudo tecnológico e sistemático sobre a produção de óxido de alumínio blue fired . Desta forma, este trabalho aborda o processo de eletrofusão da bauxita até a obtenção do óxido de alumínio blue fired , assim como uma comparação das propriedades mecânicas deste material com os óxidos de alumínio eletrofundidos marrom convencionais. Tanto as variáveis de processo quanto a influência da composição química foram analisadas durante o trabalho, utilizando técnicas de caracterização físicas e químicas. Ficou provado nesse trabalho que o controle das variáveis tempo, temperatura e atmosfera são essenciais para a produção do óxido de alumínio blue fired . A coloração azul do óxido de alumínio é justificada por fenômenos óticos de transição eletrônica e não pela formação da fase titanato de alumínio, como algumas explicações encontradas na literatura técnica afirmam.