Influência dos parâmetros da sinterização flash na densificação e microestrutura do ZnO

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Storion, Ana Gabriela
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Flash sintering; Forming techniques; Fotocatálise; Métodos de conformação; Óxido de zinco; Photocatalysis; Sinterização flash; TIFS; Zinc oxide
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-04122023-172323/

Técnicas alternativas à sinterização convencional vêm sendo estudadas visando o controle da microestrutura e crescimento de grãos, além de um menor consumo energético. Dentre tais técnicas tem-se a sinterização flash, a qual apresenta rápida retração e densificação da peça na ordem de segundos e pode ser aplicada a diversos materiais, como o ZnO, um semicondutor do tipo n utilizado em diversos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos. Apesar dos inúmeros avanços, a sinterização flash ainda apresenta alguns desafios científicos a serem superados para sua viabilidade em aplicações industriais. Para contribuir nos avanços deste campo científico, o presente trabalho objetivou avaliar os parâmetros da sinterização flash na homogeneidade microestrutural do ZnO e possibilidades de aplicação. Durante a etapa de parametrização, foi possível avaliar as condições ideais de processo, como parâmetros elétricos, térmicos e preparo do material. Posteriormente, foi avaliada a influência dos métodos de conformação e os consequentes gradientes de densidades formados em corpos de prova de ZnO na densificação e microestrutura, quando sinterizados via sinterização flash, pela primeira vez na literatura. Os resultados indicaram que a distribuição da densidade a verde gerada durante a conformação deve ser considerada um fator decisivo na avaliação dos corpos de prova submetidos à sinterização flash. Avaliou-se também a sinterização flash quando aplicada juntamente ao isolamento térmico com manta de alumina (TIFS). Os resultados mostraram que a TIFS forneceu uma microestrutura mais homogênea, reduzindo a diferença de tamanho de grão entre o núcleo e a superfície do corpo de prova. O TIFS, além de proporcionar uma diminuição de 450 ºC na temperatura de início do evento flash, também conseguiu atingir uma temperatura estimada durante o estágio III apenas 100ºC inferior à alcançada para sinterização flash sob as mesmas condições, evidenciando economia de energia de até 78% com o processo de isolamento, em comparação com os experimentos de sinterização flash sem isolamento. O presente trabalho visou ainda avaliar o desempenho do ZnO processado usando sinterização flash quando aplicado como fotocatalisador, uma vez que a sinterização flash pode apresentar grande potencial de aplicação para a obtenção de corpos com maior controle no crescimento de grão e melhorada reatividade de superfície. Foi possível a obtenção de corpos com elevada porosidade e integridade suficiente para serem submetidos à sinterização flash. Os resultados dos ensaios fotocatalíticos dos corpos submetidos à sinterização flash mostraram-se promissores frente aos materiais submetidos à sinterização convencional, demonstrando o potencial de aplicação desta rota de sinterização no processamento de fotocatalisadores.