Caracterização dielétrica da titânia co-dopada com cátions trivalentes e tântalo
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2024
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CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 68
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Resumo
Materiais cerâmicos com permissividade elétrica colossal (acima de 10^3) e
baixas perdas dielétricas (tan ? < 1) em amplas faixas de temperatura e
frequência tem sido intensamente explorados na última década. A titânia
(TiO2) co-dopada com íons tri- e pentavalentes cumpre estes requisitos. Neste
trabalho, as propriedades dielétricas de cerâmicas policristalinas de titânia
contendo Er3+ ou Pr3+ (cátions doadores) e Ta5+ (cátion receptor) foram
estudadas visando determinar a viabilidade de utilização para aplicação na
microeletrônica e armazenamento de energia. As composições preparadas
foram: (A0,5Ta0,5)0,01Ti0,99O2, com A = Er3+ (ET1) ou Pr3+ (PT1), além das
composições (Er0,25Ta0,75)0,01Ti0,99O2 (ET0,25) e (Er0,5Ta0,5)0,01Ti1,09O2
(ET1,09). O objetivo do trabalho foi avaliar as propriedades dielétricas das
composições, tendo como base a fórmula ET1 e variando (1) o tipo de cátion
doador, (2) a razão entre cátion doador e receptor e (3) a razão entre cátions
co-dopantes e cátions da matriz (Ti). As composições foram preparadas por
reação em estado sólido com sinterização a 1450 ºC por 2 h. Foram obtidas
cerâmicas densas (densidade relativa de ~96%) para todas as composições. A
fase tetragonal característica do rutilo foi detectada por difração de raios X em
todas as amostras sinterizadas. As composições ET1 e ET1,09 apresentaram
também picos de Er2Ti2O7. As propriedades dielétricas foram investigadas por
medidas de espectroscopia de impedância entre 5 Hz e 13 MHz e até 200 °C.
Todas as composições preparadas apresentaram permissividade elétrica
colossal (> 10^4) nesta faixa de temperaturas e frequências, com destaque
para PT1, que teve permissividade da ordem de 10^5 em todo intervalo. Os
menores valores de perdas dielétricas (tan ?) apresentados por ET0,25, ET1,09 e PT1 ficaram em torno de 0,10 entre 50 e 100 °C e 1 kHz, sendo estes valores
sutilmente inferiores aos apresentados por ET1 (tan ? ? 0,15) neste intervalo.
De 100 °C em diante, a diferença de perdas dielétricas entre ET1 e as outras
composições foi significativa, indicando que as alterações de composição e
tipo de co-dopante propostas podem proporcionar materiais mais eficientes
energeticamente.
Como referenciar
FERREIRA, L.A.; MUCCILLO, E.N. Caracterização dielétrica da titânia co-dopada com cátions trivalentes e tântalo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 68, 17-20 de junho, 2024, Santos, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2024. Disponível em: https://repositorio.ipen.br/handle/123456789/48802. Acesso em: 30 Dec 2025.
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