Síntese e caracterização de cerâmicas nanoestruturadas multiferróicas produzidas via Spark Plasma Sintering - SPS

Resumo

Materiais multiferróicos são aqueles que apresentam subsistemas ordenados (magnético, ferroelétrico e ferroelástico). Os efeitos resultantes da interação entre esses subsistemas são de grande interesse tanto em pesquisa fundamental e em desenvolvimento tecnológico. Por outro lado, a necessidade de miniaturização dos dispositivos eletrônicos tem despertado o interesse pela investigação do efeito de tamanho e dimensionalidade sobre as propriedades desses subsistemas e suas interações em materiais em escala nanométrica. Partindo dessa premissa, propõe-se neste projeto a obtenção de monólitos de materiais multiferróicos nanoestruturados (na forma de "bulk") e a investigação de suas propriedades com a evolução de escala dimensional (da micro para a nanométrica). Os materiais que serão analisados são o niobato de ferro e chumbo, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (PFN) e o titanato de ferro e chumbo, Pb(FexTi1-x)O3 (PFTi) modificados com SnO2, ambos materiais multiferróicos. Os pós serão obtidos pelo método da columbita, seguido de moagem pela técnica de micro-moagem na intenção de se obter partículas com distribuição granulométrica adequada ao processamento de corpos cerâmicos com a microestrutura desejada. Por sua vez, o controle microestrutural (combinando altas taxas de densificação com o tamanho de grãos desejado) dos corpos cerâmicos será realizado a partir da sinterização pela técnica "Spark Plasma Sintering" (SPS). Técnicas alternativas para a síntese dos pós nanoestruturados (tais como combustão ou rotas químicas) e de processamento de corpos cerâmicos (tais como sinterização por micro-ondas, prensagem a quente e "fast sintering") serão realizadas em colaboração com outros grupos de pesquisa da equipe. Caracterizações elétricas, dielétricas, ferroelétricas, magnetoelétricas, piezoelétricas e fotovoltaicas serão analisadas quanto a fatores como dependência com tamanho de grão (e/ou dimensionalidade), para confrontar os resultados com modelos correntes ou propor novos modelos fenomenológicos que descrevam a resposta observada. Cabe ressaltar que a técnica SPS já se encontra implantada no Grupo de Materiais Ferroicos e apresentou resultados promissores na produção de materiais nanoestruturados. Com este projeto se pretende também apoiar a formação de recursos humanos na área de materiais nanoestruturados e nanotecnologia. O projeto será realizado em colaboração com outros grupos de pesquisa, tanto pertencentes à equipe do projeto temático, ao qual está vinculado, como com outros grupos nacionais e internacionais. (AU)