Obtención de polvos cerámicos de BNKT-KNN por el método Pechini

Abstract

INTRODUCCIÓNEntre las cerámicas piezoeléctricas libres de plomo, el (Bi 1/2 Na 1/2 )TiO 3 (BNT) es considerado un candidato prometedor debido a su gran polarización remanente (38μC/cm 2 ) y su alta temperatura de Curie (320 ºC) y a la presencia de contornos de fase morfotrópicos (CFM) en algunos sistemas basados en BNT, que generalmente exhiben mejores propiedades piezoeléctricas que el BNT. La estructura del BNT es tipo perovskita ABO 3 distorsionada, con grupo espacial R3c a temperatura ambiente. Muchas investigaciones estructurales se han realizado en el BNT desde que fue descubierto en 1960 por Smolenskii y colaboradores [1]. A medida que aumenta la temperatura, el compuesto experimenta una transformación de fase de romboédrica a tetragonal y, finalmente a fase cúbica, con temperaturas de transición de fase de 300 ºC (romboédrica-tetragonal) y 540 ºC (tetragonal-cúbica), lo que fue inicialmente reportado por Zvigzds et al. [2]. Recientemente Jones y Thomas han indicado que la coexistencia de las fases romboédrica-tetragonal y tetragonal-cúbica se produce durante el calentamiento entre 255-400 ºC y 500-540 ºC, respectivamente [3].A pesar de las cualidades ya mencionadas presentadas por el BNT, existen aún problemas que dificultan su implementación en dispositivos electrónicos, tales como sus altos valores de campo coercitivo y conductividad a alta temperatura [4] lo que dificulta el proceso de polarización del material. Lo anterior ha llevado que un gran número de investigaciones se hayan enfocado en mejorar las propiedades eléctricas de este sistema mediante la formación de soluciones sólidas con otros sistemas que posean estructura tipo perovskita, llevando a mejorar las propiedades dieléctricas y, consecuentemente, facilitando su proceso de polarización. Entre los compuestos elegidos se destacan el Bi 0.5 K 0.5 TiO 3 (BKT)[5] y el K 0.5 Na 0.5 NbO 3 (KNN) [6], siendo que la solución sólida 0,97[(Bi 1/2 Na 1/2 ) 1-x (Bi 1/2 K 1/2 ) x TiO 3 ]-0,03[(Na 1/2 K 1/2 )NbO 3 ] (BNKT-KNN) ha presentado valores altos de factor de acoplamiento electromecánico y de permitividad eléctrica [7].Ahora bien, las propiedades de un producto cerámico cualquiera en su estado final, es decir luego del conformado y del proceso de sinterización, dependen en gran medida de la naturaleza y características de los polvos utilizados como material de partida. En la síntesis de materiales, parámetros tales como tamaño y morfología de partícula, entre otros, pueden determinar la aplicación tecnológica del El método Pechini fue utilizado para obtener polvos cerámicos finos y monofásicos del sistema ferroeléctrico libre de plomo 0,97[(Bi 1/2 Na 1/2 ) 1-x (Bi 1/2 K 1/2 ) x TiO 3 ]-0,03[(Na 1/2 K 1/2 )NbO 3 ] ó BNKT-KNN (x = 0.00, 0.18, 0.21, 0.24, 0.27). Este método permitió la obtención de polvos con 100 % de fase perovskita, para el sistema de interés en todas las estequiometrias estudiadas, a una temperatura tan baja como 600 ºC, lo que fue confirmado por difracción de rayos X. Por medio de espectroscopia infrarroja, FT-IR, se pudo determ...