Fabricação e caracterização de cerâmicas piezoelétricas do sistema (K0,44Na0,52Li0,04)(Nb0,86Ta0,10Sb0,04)O3

Abstract

The piezoceramic lead based, better known as PZT, always stood out in the market because of its excellent piezoelectric properties. However, as lead has several health damage and environmental impacts, the need to replace them is increasing every day more, thus research for the replacement of these ceramics are being developed and are becoming very important to turn the world more sustainable. In Europe, piezoelectric materials are already being applied at parties houses using the encouragement of people to generate electrical power for the place. The main objective of this work was to synthesize through the solid state reaction, a system piezoelectric ceramics (K0,44Na0,52Li0,04) (Nb0,86Ta0,10Sb0,04) O3, better known as KNL-NTS synthesized at various temperatures (1115°C, 1125°C and 1140°C) in order to optimize the dielectric and piezoelectric system characteristics to try to be competitive with the piezoceramic currently used in commercial applications, and having the advantage of being lead-free and a new source of renewable energy. Analysis as the thermogravimetric (TGA), X-ray diffraction (XRD) and morphological studies by scanning electron microscopy (SEM) were performed to analyze the most suitable heat treatment, the different trends of crystallization phases, grain size and optimum calcination temperature of the ceramic powder. The electrical property of the ceramic system was assessed using impedance spectroscopy and polarizing the samples to determine the piezoelectric coefficient, d33, obtaining promising values of the order of 190 pC/N, relative value close to the theoretical value of KNL-NTS system 230 pC/N. Therefore, when analyzing the results, can be concluded that the piezoelectric ceramic has better characteristics, such as grain size and d33, is the sintered at temperatures of 1140°C, and comparing the values ... (Complete abstract click electronic access below)

As piezocerâmicas a base de chumbo, mais conhecidas como PZT (titanato zirconato de chumbo), sempre tiveram destaque no mercado por causa de suas excelentes propriedades piezoelétricas. Porém, como o chumbo apresenta vários danos à saúde e impactos ambientais, a necessidade de substituí-las cresce a cada vez mais, dessa forma, pesquisas para a substituição dessas cerâmicas estão sendo desenvolvidas e vêm se tornando de grande importância para o mundo tornar-se mais sustentável. Na Europa os materiais piezoelétricos já vêm sendo aplicados em casas de festas que utilizam a animação das pessoas para gerar a energia elétrica do local. O objetivo principal deste trabalho foi sintetizar por reação em estado sólido, cerâmicas piezoelétricas do sistema (K0,44Na0,52Li0,04)(Nb0,86Ta0,10Sb0,04)O3, mais conhecido como KNL-NTS, sintetizadas a várias temperaturas (1115°C, 1125°C e 1140°C) visando a otimização das características dielétricas e piezoelétricas do sistema para que sejam competitivas com as piezocerâmicas utilizadas atualmente em aplicações comerciais, e possuindo a vantagem de serem livre de chumbo e uma nova fonte de energia renovável. Análises como a termogravimétrica (TGA), difratometria de raios X (DRX) e estudos morfológicos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas a fim de analisar os tratamentos térmicos mais adequados, as diferentes tendências de cristalização de fases, tamanho de grão e temperatura ideal de calcinação do pó cerâmico. A propriedade elétrica do sistema cerâmico foi avaliada usando espectroscopia de impedância e polarizando os corpos de prova para determinar o coeficiente piezoelétrico, d33, obtendo valores promissores da ordem de 190 pC/N, valor relativamente próximo do valor teórico do sistema KNL-NTS de 230 pC/N. Portanto, ao analisar ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)