Análise da incorporação de elementos terras-raras na estrutura de cerâmicas ferroelétricas livres de chumbo - Santos, Maycon dos (2023)
O uso de materiais com propriedades piezoelétricas tem atraído cada vez mais o interesse de pesquisadores no campo científico e tecnológico. Porém, grande parte desses materiais possuem chumbo em sua composição, o que limita sua utilização devido à alta toxicidade. Dessa forma existe a necessidade de substituição destes materiais por outros de mesmas propriedades, porém sem a presença de chumbo em sua composição. Uma alternativa viável e cada vez mais estudada é o uso de materiais piezoelétricos do sistema niobato de sódio e potássio (KNN). O KNN é considerado um candidato promissor devido à sua alta temperatura de Curie, boas propriedades ferroelétricas e grandes coeficientes de acoplamento eletromecânico. Recentemente, óxidos de lantanídeos, como La2O3, Nd2O3 e Yb2O3 têm sido usados como dopantes em sistemas piezoelétricos, inclusive nos livres de chumbo. A dopagem com elementos terras-raras gera defeitos pontuais, já que em geral possuem valência distinta, tanto no sítio A quanto no sítio B em função do seu raio atômico. Neste trabalho cerâmicas do sistema (x)KNbO3/(1-x)NaNbO3 dopadas com 1% em peso do óxidos La2O3, Nd2O3 e Yb2O3 foram preparadas pela rota convencional de mistura de óxidos para diferentes estequiometrias (x = 48, x = 50 e x = 52) em torno do contorno de fase morfotrópico do KNN. As análises estruturais por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia RAMAN e difração de raios X mostraram a formação da fase perovskita desejada, porém com simetria variável em função do dopante terra-rara adicionado. Um estudo das propriedades ferroelétricas evidência que cada dopante adicionado gera um tipo de defeito no sistema. Tais defeitos variam de acordo com a estequiometria do KNN e do raio atômico do terra-rara utilizado como dopante.