Banca de DEFESA: GUILHERME MAGALHÃES PETINARDI

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : GUILHERME MAGALHÃES PETINARDI
DATA : 26/02/2026
HORA: 14:00
LOCAL: https://meet.google.com/szk-sakd-psf
TÍTULO:

Influência da evolução de fases nas propriedades dielétricas de cerâmicas de CaCu3Ti4O12 sintetizadas em distintas atmosferas

PALAVRAS-CHAVES:

 CaCu3Ti4O12, constante dielétrica colossal, fases secundárias, método da coprecipitação.

PÁGINAS: 137
RESUMO:

Atualmente, com a alta demanda energética, os dispositivos de armazenamento de energia são tão imprescindíveis quanto aqueles de geração/transformação de energia. As cerâmicas dielétricas à base de CaCu3Ti4O12 (CCTO) são promissoras para compor dispositivos de armazenamento de energia por apresentarem valores de constante dielétrica colossal (> 104). Essa característica pode ser atribuída a contribuintes intrínsecas, como defeitos cristalinos, e de contribuintes extrínsecas, como a microestrutura formada por grãos semicondutores e contornos de grão isolantes elétricos. Essas contribuições são extremamente dependentes da metodologia de síntese e processamento da cerâmica de CCTO, e, as atmosferas utilizadas na sua produção afetam aspectos microestruturais, como tamanhos de grãos, presença e distribuição de fases secundárias e parâmetros estruturais como formação de vacâncias de oxigênio. Neste contexto, neste trabalho propõem-se o estudo da influência da evolução estrutural e microestrutural nas propriedades dielétricas de cerâmicas de CCTO produzidas em distintas atmosferas. Para este fim, foram produzidos pós cerâmicos utilizando o método de coprecipitação a partir dos precursores Ti(OC4H9)4, CaCO3 e Cu(NO3)2·3H2O, seguindo as variações estequiométricas dadas por CaxCu3,0Ti4,0O12+δ (x=1,0 - estequiométrica ou 1,1 - não estequiométrica). Os pós foram calcinados durante 6 horas a 850 °C em ar atmosférico ou oxigênio puro e, a seguir, foram prensados uniaxialmente sob pressão de 180 MPa na forma de discos, para serem posteriormente sinterizados. As sinterizações foram realizadas em duas diferentes temperaturas, 1050 ou 1100 °C, com patamar de 2 horas nas mesmas atmosferas utilizadas na calcinação. Posteriormente, as cerâmicas foram submetidas a tratamento térmico em atmosfera de hélio puro a 650 °C por 15 minutos, visando avaliar a influência dessa atmosfera inerte nas propriedades dielétricas. Análises térmicas diferencias (ATD) e termogravimétricas (ATG) permitiram identificar os processos térmicos de formação e decomposição das fases. As análises estruturais realizadas por difratometria de raios X nos pós calcinados e das cerâmicas sinterizadas permitiram avaliar a evolução da formação das fases CCTO, CuO, TiO2 e CaTiO3, quantificadas a partir do método de Rietveld. Utilizando microscopia eletrônica de varredura, foram obtidas micrografias dos pós cerâmicos e das superfícies fraturadas das amostras sinterizadas, permitindo determinar a distribuição do tamanho de partículas e de grãos, respectivamente. A espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) possibilitou identificar múltiplos estados de valência para Cu (Cu⁺/Cu2⁺) e Ti (Ti3⁺/Ti4⁺), correlacionando-os com à formação de vacâncias de oxigênio, em função das atmosferas utilizadas na preparação das amostras. A espectroscopia de aniquilação de pósitrons (PALS) forneceu evidências diretas da presença de defeitos tipo vacância de oxigênio e da existência de subgrãos no interior dos grãos de CCTO, validando experimentalmente o modelo de capacitor de camada de barreira dupla (DBLC). Utilizando espectroscopia de impedância na faixa de 20,0 Hz a 5,0 MHz e temperaturas entre 20 e 200 °C, foram determinados os valores de constante dielétrica (𝜀𝑟′ ) e fator de perda (tanδ), além de gráficos de resistividade complexa (ρ’ × − ρ’’) e módulo elétrico (M’ × M’’), e os circuitos equivalentes que permitiram identificar três microconstituintes, associados a grãos, contornos de subgrão e contornos de grão contendo estados de armadilha profunda. As energias de ativação calculadas para as amostras sem tratamento térmico após a sinterização, variaram entre 0,316–0,769 eV para subgrãos, 0,496–0,666 eV para contornos de grão e 0,415–0,752 eV para estados de armadilha profunda. A amostra não estequiométrica (Ca1,1Cu3,0Ti4,0O12), calcinada a 850°C, sinterizada a 1100 °C, em oxigênio, apresentou o maior valor de constante dielétrica, εᵣ′ = 39,5×103, com tanδ = 0,23, a 1 kHz. O tratamento térmico em hélio favoreceu a redução dos valores de constante dielétrica e das resistividades dos três microconstituintes identificados, atribuída à formação adicional de vacâncias de oxigênio, redução parcial de cátions (Cu2⁺ → Cu⁺; Ti4+ → Ti3⁺) e reorganização estrutural a qual gerou os contornos de subgrão, promovendo a diminuição da polarização interfacial Maxwell-Wagner. Os resultados demonstram que o controle atmosférico durante a sinterização e posterior tratamento térmico é viável e fundamental para a engenharia de defeitos e otimização das propriedades dielétricas do CCTO.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 1767471 - MARIA VIRGINIA GELFUSO
Interna - ***.761.398-** - TANIA REGINA GIRALDI - UNIFAL-MG
Externo à Instituição - JOSE ANTONIO EIRAS
Externo à Instituição - MANUEL HENRIQUE LENTE - UNIFESP
Externo à Instituição - MIGUEL ADOLFO PONCE