Borde de fase morfotrópica y propiedades eléctricas de cerámicas pertenecientes al sistema (1-x)Bi0.5Na0.5TiO3?xBaTiO3

ANDREA PRADO; LEANDRO ALDREDO RAMAJO; MIRIAM CASTRO

Buenos Aires

Jornada; 2da Jornada Nacional de Investigación Cerámica; 2016

Asociación Técnica Argentina de Cerámicos

El titanato de sodio-bismuto Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) es un material piezoeléctrico libre de plomo que exhibe una significativa polarización remanente (38µC/cm2) y una temperatura de Curie de 320°C 1,2. Debido a estas propiedades, es considerado como un excelente candidato para sustituir los cerámicos convencionales de zirconato-tianato de plomo (PZT) que por su alto contenido de óxido de plomo (PbO) son considerados tóxicos y peligrosos 3,4. Sin embargo, el BNT presenta un moderado coeficiente piezoeléctrico (d33= 74pC/N) y un alto campo coercitivo (73kV/cm) 5,6 que dificulta su proceso de polarización. Como una alternativa para mejorar las propiedades dieléctricas y piezoeléctricas de este material se ha propuesto la formación de soluciones solidas de BNT, como es el caso del (1-x) Bi0.5Na0.5TiO3 ? xBaTiO3, (BNT-BT) 7 que en la composición del borde de fase morfotrópica (MPB), permite obtener las mejores propiedades piezoeléctricas y dieléctricas debido a la existencia de múltiples orientaciones de polarización.En este trabajo, los polvos de ambos sistemas BNT y BT, activados y calcinados previamente por separado, se mezclaron en medio alcohólico durante 3 horas en molino planetario, en diferentes proporciones (x= 0.04, x= 0.06, x= 0.07, x= 0.08, x= 0.09), dentro de la zona cercana al límite de fase morfotrópico. Los polvos se conformaron por prensado uniaxial y se sinterizaron a 1150°C durante 2 horas. La densidad de las muestras sinterizadas fue determinada mediante el método de Arquímedes. Posteriormente, los cerámicos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopía Raman y Microscopía Electrónica de Barrido de emisión de campo (FE-SEM). Las propiedades dieléctricas en el intervalo de frecuencia entre 100Hz y 10MHz se midieron en un rango de temperatura entre (30°C y 500°C), también se realizaron ciclos de histéresis para determinar la naturaleza ferroeléctrica de las muestras. Se determinó que existe una región morfotrópica entre 0.06-0.07 donde las propiedades piezoeléctricas alcanzan los valores más elevados.