[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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:47415 |
| Date | 13 April 2020 |
| Creators | ALISON TATIANA MADRID SANI |
| Contributors | BOJAN MARINKOVIC, BOJAN MARINKOVIC, BOJAN MARINKOVIC, BOJAN MARINKOVIC |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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