Influencia del proceso de síntesis sobre las propiedades eléctricas del sistema cerámico BNT-BT

A. PRADO; L. RAMAJO; F. RUBIO-MARCOS; M. CASTRO

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Jornada; 6to Encuentro de Jóvenes Investigadores en Ciencia y Tecnología de Materiales; 2017

INTI-SAM

El Bi0,5Na0,5TiO3 (BNT) es un material ferroeléctrico con estructura perovskita y simetría romboédrica a temperatura ambiente. Debido a su fuerte ferroeléctricidad, temperatura de Curie (~320ºC) y a su constante piezoeléctrica similar a la de BaTiO3, el BNT resulta sumamente prometedor como un material capaz de sustituir a los piezoeléctricos tradicionales ricos en plomo. No obstante, uno de los principales inconvenientes que presenta el BNT es su alto campo coercitivo y alta conductividad, que se encuentra afectada por la volatilización de iones de bismuto durante el proceso de sinterización. Esta pérdida de elementos volátiles, esencialmente bismuto, debe ser evitada mediante el control del proceso de calcinación de los polvos y la sinterización de las piezas. En este trabajo, se analiza la obtención de cerámicos de Bi0,5Na0,5TiO3, libres de fases secundarias, mediante el método de reacción en estado sólido con previa activación mecanoquímica de los reactivos, bajo distintas condiciones de sinterización. Para la preparación de las muestras, se mezclaron los reactivos (Bi2O3, Na2CO3 y TiO2) en un molino planetario en medio alcohólico durante 6 horas. A partir de los análisis termogravimétrico (ATG) de los polvos mezclados se determinó la temperatura de calcinación. Mediante Difracción de Rayos X (DRX) se verificó la formación de la fase cristalina esperada y se descartó la existencia de fases secundarias. Posteriormente, los polvos calcinados fueron conformados en discos por prensado uniaxial y sinterizados a diferentes temperaturas (1125 a 1150°C) durante 2 horas. Los cerámicos obtenidos fueron caracterizados mediante DRX y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Se realizaron medidas de densidad por el método de Arquímedes sobre las piezas sinterizadas y se determinaron sus propiedades dieléctricas. Se determinó que las muestras sinterizadas a mayor temperatura registraron un aumento en el tamaño de grano, una disminución en el contenido de fase secundaria y una mejora en sus propiedades eléctricas.