Ba0,25Na0,75Ti0,25Nb0,75O3 (BTNN25/75) : propriedades e potencialidades para aplicação em sensores piroelétricos

Abstract

Resumo: A solução sólida titanato niobato de bário e sódio, BaxNa1-×TixNb1-x0? (BTNNx/1-x), possui grande potencial para aplicações tecnológicas devido às suas propriedades ferroelétricas e piroelétricas. Nesta dissertação, caracterizações dielétrica e piroelétrica foram conduzidas em uma amostra cerâmica de composição Bao,2sNa0,75 Tio,25Nb0,75O (BTNN25/75), fornecida pelo grupo GDDM/UEM (Grupo de Desenvolvimento e Inovação em Dispositivos Multifuncionais da Universidade Estadual de Maringá), que foi sintetizada por moagem em altas energias e sinterizada convencionalmente em atmosfera de oxigênio. As análises dielétricas, para constante dielétrica real (E), revelam que a solução sólida BTNN25/75 é relaxora e apresenta uma transição de fases tipo difusa. Para a constante dielétrica imaginária (E") é observada a ocorrência de dois processos de relaxação dielétrica. A presença da segunda relaxação dielétrica faz com que a dispersão em E, entre 400 K e 500 K, não desapareça por completo, mascarando o comportamento tipicamente paraelétrico esperado para essa faixa de temperaturas. Para a tangente de perda dielétrica, as perdas observadas à temperatura ambiente podem ser consideradas baixas, visto que a maior perda nessa temperatura é de 0,022 (2,2%) à 1 MHz. A caracterização piroelétrica resultou em um coeficiente piroelétrico, à temperatura ambiente, de 1,36 x 104 C/m?K. Usando esse coeficiente foi possível calcular as figuras de mérito para avaliar as possibilidades de o BTNN25/75 ser usado para aplicações em dispositivos piroelétricos.

Abstract: The barium sodium niobate titanate solid solution, BaxNa1-xTixNb1-xO3 (BTNNx/1-x), has great potential for technological applications due to its ferroelectric and pyroelectric properties. In this dissertation, dielectric and pyroelectric characterizations were carried out on a ceramic sample of composition Bao.2sNao.75 Tio.2sNbo.7503 (BTNN25/75), provided by the GDDM/UEM research group (Group for Development and Innovation in Multifunctional Devices of the State University of Maringá), which was synthesized by high-energy ball milling and conventionally sintered in an oxygen atmosphere. Dielectric analysis, for the real dielectric constant (E), reveals that the BTNN25/75 solid solution is a relaxor and presents a typical diffuse phase transition. For the imaginary dielectric constant (E) two dielectric relaxation processes are observed. The presence of the second dielectric relaxation means that the dispersion in , between 400K and 500K, does not disappear completely, masking the typically paraelectric behavior expected for this temperature range. For the dielectric loss tangent, the losses observed at room temperature can be considered low, since the largest loss at this temperature is 0.022(2.2%) at 1 MHz. The pyroelectric characterization resulted in a pyroelectric coefficient, at room temperature, of 1.36 x 10-4C/mK. Using this coefficient, it was possible to calculate the figures of merit to verify the potentialities of the BTNN25/75 composition for applications in pyroelectric devices.