ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Estudo das propriedades elétricas dos compósitos cerâmicos YIG (Y3Fe5O12) e Mn (Bi0,75Mn0,5Y1,75Fe5O12).
AUTORES: Gozzo, C.B. (UFMT) ; Terezo, A.J. (UFMT) ; Costa, M.M. (UFMT)
RESUMO: O presente trabalho tem o intuito de caracterizar eletricamente os compósitos
cerâmicos YIG (Y3Fe5O12) e Mn (Bi0,75Mn0,5Y1,75Fe5O12). As amostras foram
sintetizadas através da técnica de rota sintética do estado sólido, e a técnica
utilizada foi realizada na Universidade Federal do Ceará. A técnica utilizada
para
caracterizarmos eletricamente os compósitos foi a Espectroscopia de Impedância,
as
medidas elétricas foram realizadas no Laboratório de Caracterização em Novos
Materiais (LACANM) na Universidade Federal de Mato Grosso. Através da técnica de
Espectroscopia de Impedância podem-se determinar as características dielétricas
dos compósitos cerâmicos.
PALAVRAS CHAVES: Cerâmicas; Compósitos; Impedância
INTRODUÇÃO: Com os avanços nas pesquisas em novos materiais para aplicação em
componentes eletrônicos, tem sido de grande interesse pesquisar os compósitos
cerâmicos, pois apresentam um baixo comportamento de perda dielétrica e possui
uma alta resistividade a temperatura. Um dos requerimentos importantes para
esses compósitos é possuir uma tangente de perda relativamente baixa na faixa de
freqüência na qual o mesmo irá ser aplicado.
O campo de aplicação dos compósitos cerâmicos abrange uma ampla
variedade de aplicação dentro do campo dos eletros-eletrônicos, os estudos
realizados no intervalo de freqüência de micro-ondas e radiofreqüência têm como
exemplos de aplicação os aparelhos em telecomunicações, transformadores e
geradores de energia, componentes de micro-ondas, capacitores, transmissores e
termistores.
MATERIAL E MÉTODOS: A técnica utilizada para a síntese dos compósitos cerâmicos foi de rota
sintética do estado sólido, onde a moagem dos reagentes foi feita através moinho
planetário “fritscha Pulverisette 5” de alta energia.
O procedimento para preparação do compósito YIG inicia-se primeiramente
com a adição dos reagentes ao moinho planetário e assim sofrem uma primeira
homogeneização por um período de 3h e uma velocidade de 370rpm. Em seguida esse
produto é vertido em cadinho de platina e sofre uma calcinação por um período de
3h a uma temperatura de 1200°C. Após a calcinação são novamente adicionados ao
moinho planetário para sofrerem uma segunda homogeneização por um período de 6h
a uma velocidade de 370rpm. E por fim é adicionado ao mesmo um ligante, no qual
o utilizado foi o PVA (álcool polivinílico), e assim sofrem uma sinterização
por um período de 6h a uma temperatura de 1300°C.
O processo de síntese do compósito Mn segue o mesmo processo de
preparação, primeiramente adicionam-se os reagentes ao moinho planetário para a
primeira homogeneização por um período de 3h a uma velocidade de 370rpm. A
calcinação é realizada a uma temperatura de 1100°C em um período de 3h. A
segunda homogeneização ocorre por um período de 6h a 370rpm. Após a segunda
homogeneização é adicionado o ligante PVA e sofrem uma sinterização a 1100°C por
um período de 6h.
A técnica de caracterização elétrica através da Espectroscopia de
Impedância foi realizada utilizando o Solartron modelo 1260A utilizando o
software SMART, os estudos foram realizados na faixa de freqüência de 1 Hz até
10 MHz, utilizando de um forno de aquecimento onde a faixa de temperatura foi de
50°C até 180°C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na figura 1 mostramos o diagrama de impedância para a amostra YIG no intervalo
de temperatura de 60 até 180C o qual mostra um o aparecimento de um único
semicírculo neste intervalo de temperatura. Nota-se que com o aumento da
temperatura o valor da resistência diminui, contribuindo para o aumento do
processo de condução elétrica no material. Dos resultados obtidos verifica-se
processo de condução do material é termicamente ativado. Podemos observar também
o achatamento do semicírculo indicando um modelo de relaxação não Debye. O
aparecimento de um único semicírculo é característico do interior de grão, o
qual é esperado da amostra onde nenhum contorno de grão está envolvido. Os
valores das energias de ativação do compósito YIG foram calculados através dos
picos de freqüência máxima da impedância imaginaria e através da condutividade
dc, obtivemos uma energia de ativação de 0,73eV para ambos, isto implica na
existência de um processo de relaxação. Na figura 2 mostramos o diagrama de
impedância para a amostra Mn no intervalo de temperatura de 50 até 150C o qual
mostra um o aparecimento de um único semicírculo neste intervalo de temperatura.
Como no compósito YIG o de Mn também apresenta um semicírculo. O valor da
impedância diminui até a temperatura de 130°C, após esta temperatura o valor da
impedância apresenta um aumento, isso pode indicar uma mudança no comportamento
do mecanismo de condução elétrica no material. Os valores da energia de ativação
obtidos do compósito foram de 0,34eV para os picos de freqüência máxima da
impedância imaginária e de 0,36eV para a condutividade dc. Esses valores
próximos indicam a existência de um único processo de relaxação.
Figura 1
Diagrama de Argand para o plano complexo da
Impedância do compósito YIG.
Figura 2
Diagrama de Argand para o plano complexo da
Impedância do compósito Mn.
CONCLUSÕES: Na impedância complexa para ambos compósitos podemos observar uma semelhança do
comportamento do interior do grão. E observamos que ambos possuem um processo de
condução elétrica que é ativado termicamente, no compósito de Mn esse processo
ocorre até a temperatura de 130°C quando indica uma mudança no comportamento do
processo de condução. Análises mais conclusivas deverão ser feitas para o
entendimento desta mudança no valor da impedância.Pode se observar a uma
dependência dos compósitos com a temperatura, pois ao aumentarmos a temperatura
podemos ver o decaimento da impedância.
AGRADECIMENTOS: CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico), UFC
(Universidade Federal do Ceará), UFMT (Universidade Federal de Mato Grosso).
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