Obtención de Cerámicos Piezoeléctricos Pertenecientes al Sistema BaZr0.2Ti0.8O3

ANDREA PRADO ESPINOSA; LUCAS CIVIERO; MIRIAM CASTRO; JAVIER CAMARGO

Jornada; 2º Jornada Nacional de Investigación Cerámica; 2016

Los sistemas cerámicos compuestos de PbxBa1-xZrO3 y PbZrxTi1-xO3 han sido ampliamente investigados debido a sus excelentes propiedades piezoeléctricas. Sin embargo, las propiedades intrínsecas de volatilidad y toxicidad en estos cerámicos basados en plomo, han restringido su aplicación en dispositivos ambientalmente amigables [1]. Por este motivo, en este trabajo se estudian materiales piezoeléctricos libres de plomo pertenecientes al sistema BaZrxTi1-xO3. En particular, se analizan las condiciones de síntesis, las características estructurales y las propiedades ferroeléctricas finales. Los reactivos de partida (ZrO2, TiO2 y BaCO3) fueron activados mecanoquímicamente a 750 r.p.m. en medio alcohólico durante 3 horas en un molino planetario. A partir de los análisis termogravimétricos (ATG) y de Difracción de Rayos X se determinó la temperatura de calcinación (1100°C) y se establecieron dos tiempos de tratamiento térmico (2 y 4 horas). Los polvos calcinados fueron nuevamente molidos en un molino planetario. El material resultante fue mezclado con alcohol polivinílico y, finalmente, fue prensado y sinterizado. A fin de analizar la densificación de las muestras, se implementaron dos temperaturas de sinterización 1350°C y 1400°C, por 3 horas. Las muestras luego fueron analizadas mediante Difracción de Rayos X (DRX) y Microespectroscopía Raman. Las densidades de las muestras fueron determinadas a través del método de Arquímedes. Se pintaron electrodos de plata sobre las caras plano paralelas y se determinaron las propiedades dieléctricas en el intervalo de frecuencia entre 100Hz y 1MHz y en el rango de temperaturas de 0 a 150°C. Finalmente, se evaluaron las curvas de histéresis ferroeléctricas. A partir de los resultados obtenidos se determinó que durante el tratamiento de calcinación se forman las fases intermedias BaTiO3, BaZrO3 y Ba2TiO4 que culminan en la estabilización de la fase BaZr0.2Ti0.8O3 luego del tratamiento de sinterizado, sin detectarse la presencia de fases secundarias por DRX. Las muestras calcinadas a los menores tiempos y sinterizadas a la mayor temperatura mostraron densidades relativas superiores al 95% de la densidad teórica y buenas propiedades ferroeléctricas.