Análise sistemática da interação da Ag em nanofibras cerâmicas de YBa2Cu3O7−δ

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Duran, Edimar Aparecido dos Santos [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Cerâmica Supercondutora (YBCO); Fiação por sopro em solução (SBS); Teoria do Funcional da Densidade (DFT); Superconducting Ceramics (YBCO); Solution Blow Spinning (SBS); Density Functional Theory (DFT)
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/260101

A incorporação de prata (Ag) na cerâmica YBCO tem sido amplamente estudada devido às melhorias nas propriedades mecânicas, como resistência à flexão, tração e redução de trincas, além de aprimorar as propriedades supercondutoras, como temperatura crítica (T_c ) e densidade de corrente (J_c). A maior parte das pesquisas concentra-se em materiais do tipo bulk, com uso de técnicas de reações de estado sólido, enquanto as abordagens para nanofilmes, nanofios e rotas químicas são menos exploradas. Recentemente, foi desenvolvida uma solução precursora pela rota one-pot para aplicação no sistema solution blow spinning (SBS), permitindo a inserção de prata de forma química e demonstrando a redução de 30 °C na temperatura de transição de fase. Em concentrações elevadas, a prata também aumenta o contorno de grão e melhora as propriedades J_c e T_c. Contudo, permanecem dúvidas sobre os efeitos da prata na estrutura da cerâmica, como a formação de compósitos, a localização da prata nos contornos de grão e a possível substituição de átomos estruturais. Esta dissertação investiga a inserção de prata por meio da rota química one-pot e o processamento via SBS, com o objetivo de compreender as interações da prata durante a síntese e suas implicações na estrutura cerâmica, além de avaliar sua viabilidade para Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors (SNSPDs). A pesquisa experimental mostrou que a prata altera a viscosidade da solução precursora, possivelmente devido a modificações na conformação do polímero PVP, além de reduzir a temperatura de degradação do polímero. A formação das nanofibras foi impactada, com amostras contendo 30 % de prata apresentando estrutura menos definida, sem as características típicas de fibras. Análises de Difratometria de Raios X (DRX) e Espectroscopia de Fotoelétrons de Raios X (XPS) confirmaram a formação de prata metálica e a presença de fases secundárias, com alterações nos estados químicos do material. No espectro Raman, observou-se uma modificação nos modos vibracionais, indicando que a prata ou as fases secundárias podem influenciar os modos Aγ das cadeias CuO. Modelagens de primeiros princípios sugeriram que a prata pode substituir os átomos de Y e Cu, o que altera os portadores de carga e, consequentemente, as propriedades supercondutoras do YBCO, além de modificar os parâmetros de rede. No estudo inicial de contorno de grão, as modelagens dos clusters de prata indicaram que a prata tende a formar aglomerados (Agn, com n > 10) nos estados catiônico, neutro e aniônico. Para os clusters neutros, o Ag_14^0 apresentou maior estabilidade e menor reatividade, enquanto os clusters catiônicos e aniônicos Ag_13^+ e Ag_13^- foram mais estáveis e menos reativos. Os clusters Ag_13^0, Ag_10^- e Ag_12^+ apresentaram maior facilidade para interações. Esses resultados oferecem uma visão inicial sobre as interações dos clusters de prata com a estrutura do YBCO, bem como sobre os efeitos que esta estrutura pode ter nos clusters.