Cerámicos Piezoeléctricos Libres de Plomo Pertenecientes al Sistema Bi0.5(NaxK1-X)0.5TiO3

MIRIAM S. CASTRO; LEANDRO A. RAMAJO; JAVIER E. CAMARGO

Jornada; 2º Jornada Nacional de Investigación Cerámica; 2016

Los cerámicos basados en Bi0.5K0.5TiO3 y Bi0.5Na0.5TiO3 son considerados posibles sustitutos de los tradicionales materiales piezoeléctricos pertenecientes al sistema Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) debido , a la similitud del bismuto con el plomo y a la aparición de un borde de fase morfotrópico en el sistema Bi0.5Na0.5TiO3-Bi0.5K0.5TiO3 que generan propiedades comparables al PZT [1,2]. En este trabajo se estudian las propiedades finales desarrolladas por el sistema Bi0.5(NaxK1-x)0.5TiO3 (x=0,0.75,0.80,0.85,1) a fin de establecer la composición donde se logran optimizar las propiedades finales.Los reactivos (Bi2O3, TiO2, Na2CO3 y K2CO3) fueron mezclados utilizando distintas relaciones estequiométricas y activados mecanoquímicamente en medio alcohólico durante 3 horas en un molino planetario a 700 rpm. Luego se realizó la calcinación de los polvos a 700°C, durante 2h, para la obtención de la fase deseada. El material resultante fue nuevamente molido a 700rpm durante 1,5 horas, prensado uniaxialmente y sinterizado a 1100°C durante 5h. Las muestras fueron analizadas mediante Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Espectroscopía Raman. Se determinó la densidad de las muestras sinterizadas por el método de Arquímedes. Se pintaron electrodos de plata sobre las caras planas paralelas y se determinaron las propiedades dieléctricas a temperatura ambiente en el intervalo de frecuencia entre 100Hz y 1MHz. Los resultados obtenidos permiten determinar que es posible obtener cerámicos de composición BNKT libre de fases secundarias mediante modificaciones en el tratamiento de sinterizado. Las fases secundarias de composición K2Ti4O9, condujeron a la formación de una deficiencia en el contenido de potasio en la fase principal y a un deterioro en las propiedades dieléctricas y ferroeléctricas. En particular, los compuestos con composición Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3 fueron los que presentaron las mejores propiedades ferroeléctricas debido a la existencia de un borde de fase morfotrópico entre las fases romboédrica y tetragonal.