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Previous issue date: 2010-08-15 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nowadays, the optimized magnetoelectric coupling in particulate composites is based on the optimization of the processing techniques, which support an integrity interface between the phases, and on the novel combinations of the ferroelectric and ferromagnetic phases. In this context, this work suggests the synthesis and characterization of particulate magnetoelectric composites of different ferroelectric systems, of compositions in the morphotropic phase boundary (MPB)- since they show a maximization of the piezoelectric coefficients- coupled with nickel or cobalt ferrites- since they show great magnetoestrictive coefficients. As ferroelectric phases, the lead zirconate titanate, or Pb(Zr0,53Tio,47)O3 (of simple perovskite structure), the lead titanate modified magneion niobate titanate, or 0,675Pb(Mg1/3Nb2/3)- 0,325PbTiO3 (of complex perovskite structure) and the lead barium niobate, or Pb0,61Ba0,39Nb2O6 (of tungsten bronze structure), where choosen. The ferroelectric/ferrite system composites were obtained in the molar ratio 80/20, by the conventional solid state and oxide mixing technique. The ceramic bodies were densified in different conditions, as a function of the time and temperature, by the conventional sintering process, or by the uniaxial hot pressing process. The relationship between the kind/combination of the phases, sintering techniques, and processing parameters, with the densification degree and the phases integrity was determined by structural, microestructural, physical and electrical characterization of the ceramic composites (with attention in those composed by nickel ferrite). As the main result, a processing protocol (validated only for the hot pressed composites, since the conventional sintering process generated conductive ceramics), independent of the constituent phases, which allows the synthesis adequate composites for research and application in the industry, were novelty determined. This protocol were also tested with significant results for composites based on cobalt ferrites. For all the cases of optimized processing conditions, dielectric, magnetic and magnetoelectric characterizations locking for the influences of the ferroelectric and/or magnetic phases in the multiferroic properties were performed. The values of magnetoelectric coefficients (xME) were close or higher than the most of the common particulate composites, and the PMN-PT/NFO shown the highest ratio dxME/dH of the studied materials. A general picture of the relationship between the magnetoelectric response and the research parameters, in this work, is presented, proving the relationship between the high density and integrity of the phases and the maximization of the magnetoelectric coupling. / Atualmente, a otimização do acoplamento magnetoelétrico em materiais compósitos particulados baseia-se na busca por técnicas de processamento que favoreçam uma interface íntegra entre as fases, e por novas combinações composicionais de fases ferroelétricas e magnéticas. Nesse contexto, este trabalho propõe a síntese e caracterização de compósitos magnetoelétricos particulados de diferentes sistemas ferroelétricos, com composições na região de contorno de fase morfotrópico (CFM) por apresentarem maximização dos coeficientes piezoelétricos nessa região combinados com ferritas de níquel ou cobalto por apresentarem relativamente altos coeficientes magnetostrictivos entre as ferritas. Para as fases ferroelétricas, as composições escolhidas foram o titanato zirconato de chumbo, ou Pb(Zr0,53Tio,47)O3 (estrutura perovskita simples), o niobato de magnésio modificado com titanato de chumbo, ou 0,675Pb(Mg1/3Nb2/3)-0,325PbTiO3 (perovskita complexa) e o niobato de bário e chumbo, ou Pb0,61Ba0,39Nb2O6 (estrutura tungstênio bronze). Compósitos dos sistemas ferroelétrico/ferrita foram obtidos na razão molar de 80/20, utilizando o método convencional de mistura de óxidos. Para densificação dos corpos cerâmicos, em diferentes condições de temperatura/tempo, foram utilizadas as técnicas de sinterização convencional e sinterização assistida por pressão (ou no caso, prensagem uniaxial a quente). A relação entre tipo/combinação de fases, técnicas de sinterização, e parâmetros de processamento, com o grau de densificação e de integridade entre as fases foi determinada a partir da caracterização estrutural, microestrutural, física e elétrica dos corpos cerâmicos compósitos (particularmente para aqueles com ferrita de níquel). Como resultado, foi determinado pela primeira vez, um protocolo de processamento (validado apenas para a sinterização assistida por pressão, já que a convencional gerou corpos cerâmicos condutivos) que, independentemente das fases constituintes, possibilita a obtenção de compósitos adequados para investigação e aplicação como multiferróicos magnetoelétricos. Tal protocolo foi testado e bem sucedido para o caso dos compósitos com ferrita de cobalto. Para todos os casos de condições de processamento otimizadas, foram realizadas a caracterização dielétrica, magnética e magnetoelétrica, para a investigação da influência da fase ferroelétrica e/ou magnética nas propriedades multiferróicas. Os valores de coeficiente magnetoelétrico (xME) encontrados foram próximos ou superiores aqueles da maioria dos compósitos particulados já conhecidos, com a combinação PMN-PT/NFO, apresentando a maior razão dxME /dH entre os compósitos estudados. Um quadro geral da dependência da resposta magnetoelétrica em função dos principais parâmetros utilizados para a investigação, neste trabalho, é apresentado comprovando a estreita relação entre alta densidade e integridade de fases com a maximização do acoplamento magnetoelétrico.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4929 |
| Date | 15 August 2010 |
| Creators | Zabotto, Fabio Luis |
| Contributors | Garcia, Ducinei |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Física, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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