TALITA GISHITOMI FUJIMOTO
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Artigo IPEN-doc 29908 Mechanical and electrical characterization of 8YSZ-ScCeSZ ceramics2023 - FUJIMOTO, T.G.; SERIACOPI, V.; FERREIRA, L.A.S.; MACHADO, I.F.; MUCCILLO, E.N.S.The effects of small amounts (up to 5 wt.%) of scandia- and ceria-stabilized zirconia on the electrical conductivity, and the elastic modulus and hardness of yttria-stabilized zirconia were investigated by impedance spectroscopy and nanoindentation tests, respectively. The main purpose of this work was to obtain solid electrolyte compounds with improved properties compared to those of the base materials. Solid electrolytes compounds were prepared by solid-state reaction synthesis with sintering at 1450 ºC for 4 h. All prepared compounds exhibit a cubic fluorite-type structure. The microstructure of the compounds consists of polygonal grains with low (< 2%) porosity. The mean grain size estimated by the intercept method was 5 ± 1 μm. The electrical conductivity of the compound ceramics is lower than that of the base material. Addition of scandia-stabilized zirconia is found to exert a beneficial effect on the matrix by increasing the elastic modulus, achieving 221 MPa for 5 wt.% of the additive.Resumo IPEN-doc 29379 Caracterização elétrica e mecânica da zircônia estabilizada com ítria contendo adições de zircônia-escandia-céria2022 - FERREIRA, L.A.; MUCCILLO, E.N.; SERIACOPI, V.; FUJIMOTO, T.G.; MACHADO, I.F.Materiais cerâmicos contendo aditivos têm sido intensivamente estudados visando aprimorar suas propriedades para fins de aplicação tecnológica. A zircônia estabilizada com 8% mol ítria (8YSZ), tem aplicação como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFCs), devido a sua elevada condutividade iônica, estabilidade química além de boas propriedades mecânicas. Atualmente, os principais estudos em SOFCs se concentram na busca da redução da temperatura de operação do dispositivo, o que facilitaria sua aplicação em larga escala. A zirconia-escandiacéria (ScCeSZ) contendo 10% mol escandia e 1% mol céria apresenta maior condutividade iônica que a 8YSZ, mas as propriedades mecânicas são menos relevantes. Neste trabalho, a influência de adições (até 10% em peso) de ScCeSZ na condutividade iônica, dureza e módulo de elasticidade reduzido da 8YSZ foram investigadas. Foram preparadas misturas de pós de 8YSZ contendo até 10% em peso de ScCeSZ pelo método de reação em estado sólido seguida de compactação e sinterização a 1450 ºC por 4 h. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por medidas de densidade utilizando o método hidrostático, difração de raios X para a caracterização de fases cristalinas, e observação da microestrutura em microscópio eletrônico de varredura utilizando elétrons secundários. A caracterização elétrica foi feita por espectroscopia de impedância. A caracterização mecânica foi feita por meio de medidas de dureza e também do módulo elástico reduzido por nanoindentação. Foram obtidas pastilhas com altos valores de densidade (superiores a 95% da densidade teórica), e fase característica da estrutura cúbica tipo fluorita. A condutividade iônica das cerâmicas de 8YSZ variou com o teor de ScCeSZ e apresentou valor mais elevado para cerâmicas contendo 1% em peso de ScCeSZ. O módulo elástico reduzido das cerâmicas contendo 10% em peso de ScCeSZ foi 223,9 GPa, sendo maior que aquele encontrado para a cerâmica pura, 8YSZ (205,8 GPa).