Preparação e caracterização de materiais ferroelétricos de composição Bi4Ti3O12 contendo Lantânio e Érbio

Abstract

Este trabalho descreve um estudo sistemático da influência da adição do átomo de lantânio na estrutura da fase Bi 4 Ti 3 O 12 (BIT) e do átomo érbio na fase Bi 3,25 La 0,75 Ti 3 O 12 (BLT075) no que tange seu processo de síntese e suas propriedades estruturais, microestruturais e elétricas. Cerâmicas de composição nominal Bi 4-x La x Ti 3 O 12 (BLTx) com 0 ≤ x ≤ 2 mol % e Bi 3,25 La 0,75 Ti 3 O 12 (BLT075) com substituição no sítio do La 3+ (BLExT) e no sítio do Ti 4+ (BLTEx) com 0 ≤ x ≤ 0,06 mol %, foram preparadas através do método de síntese por reação do estado sólido. Os dados de difração de raios X (DRX) das amostras BLTx mostram a formação de uma solução sólida para todas as amostras, exceto para amostra contendo 2 mol% de La 3+. Verificou-se que a adição de La 3+ leva a um aumento da temperatura de sinterização e diminui o tamanho médio dos grãos, alterando sua morfologia de grão na forma de placas para uma forma mais esférica. Quanto às propriedades dielétricas, amostras BLTx com x ≤ 1 mol% apresentam um comportamento característico de um ferroelétrico normal, enquanto que quando x > 1 mol%, observa-se um pequeno deslocamento da temperatura de máximo da permissividade dielétrica (T m) com a freqüência, indicando a existência de um comportamento típico de materiais ferroelétricos relaxores. Os resultados de espectroscopia Raman sugerem que os íons La 3+ tendem a ocupar preferencialmente o sítio do Bi 3+ das camadas peroviskitas quando x < 1,0 mol %, enquanto que quando x >1,0 mol %, o processo de incorporação também ocorre no sítio do Bi 3+ nas camadas de Bi 2 O 2. De acordo com a analise dos espectros XANES e XPS, a estrutura local e eletrônica dos átomos de Ti, Bi e La, não são afetadas de forma significativa pela adição de lantânio.Em relação às amostras dos sistemas BLExT e BLTEx, os dados de DRX mostram somente a presença de fases secundárias nas composições x= 0,04 e 0,06 mol% do sistema no BLTEx. A sinterização à 1115 o C possibilitou obter amostras apresentando uma densidade relativa superior a da amostra não dopada BLT075. A adição de Er 3+ causa mudanças na morfologia, diminuindo o tamanho médio dos grãos no sistema BLExT e aumentando no sistema BLTEx. Através de medidas elétricas, foi observado um decréscimo no valor T m em ambos os casos. Quando x > 0,02 mol%, o comportamento de T m é dominado pelo limite de solubilidade para o sistema BLExT. De acordo com os dados de XAS, a estrutura local e eletrônica dos átomos de Ti e Er não são afetadas de forma significativa pela adição de érbio.

Model-based and Signal-Based Inverse Methods

“…There are several mathematical equations capable of obtaining the modes: longitudinal and transverse wave propagation, each with its own particularity (Possani et al, 2017;Santos, 2004). However, among the main methods used efficiently in the literature, there is one based on scalar and vector potential fields of the wave.…”

“…where φ and Ψ represent the potential displacement functions; vL and vT are, respectively, the longitudinal and transverse propagation velocities of the wave in the material; x is the coordinates of the wave propagation direction, z is the coordinates of the normal direction on the surface of the structure, and t is the propagation time. The longitudinal and transverse propagation velocities can be obtained, respectively, according to equations ( 9) and ( 10) (Santos, 2004).…”

“…Piezoelectric materials are among the main types of intelligent semi structures present in the literature, which are currently used with great efficiency both as sensors and actuators. These, added to a power source and subsequent fault assessment algorithms, allow the continuous monitoring of a given mechanical system over time (Santos, 2004).…”