Caracterización de la Transición de las Fases de la Cerámica Ferroeléctrica de la Fórmula

Caracterizació de les Transicions de Fases de les Ceràmiques Ferroelèctriques de Fòrmula

Este trabajo consistió en estudiar, preparar y caracterizar los compuestos pertenecientes a la familia M’M”BX₄, concretamente los de fórmula LiMSO₄, en donde M = Na⁺, K⁺ y NH₄⁺, para posteriormente estudiar los cristales mixtos formados a partir de la mezcla de estos compuestos puros. El interés de estos materiales reside en que su estructura esta formada por una red tridimensional de tetraedros SO₂^-4 y LiO₂^-4 en la que estos comparten los vértices, ocupando M+ un lugar intersticial de esta red.

Esta red tiene una gran flexibilidad, la cual facilita la existencia de transicionzes de fase. Estos materiales generalmente, a temperatura ambiente, presentan una fase ferroeléctrica, con la existencia de una transición ferroeléctrica←→paraeléctrica a una temperatura superior. Finalmente, a elevada temperatura, cuando la dilatación térmica incrementa las distancias Li - O, se facilita la movilidad de este ión, lo que provoca que estos compuestos presenten conductividad iónica.

Las razones que motivaron el estudio de estos materiales son básicamente dos. En primer lugar, se observaron claras contradicciones en la bibliografía consultada sobre la caracterización de las fases puras, y por ello fue preciso revisar exhaustivamente la caracterización de cada una de estas fases; la segunda razón fue estudiar la miscibilidad de estas fases a fin de determinar los mecanismos cristaloquímicos y termodinámicos que conducen a las transiciones de fases, así como obtener y caracterizar los compuestos intermedios con fórmula Li₂MM’(SO₄)₂.

La caracterización de las fases puras a diferentes temperaturas se ha efectuado mediante difracción de rayos-X, trabajando tanto con muestras monocristalinas como con muestras en polvo y variando la temperatura de medida de los difractogramas a diferentes velocidades de calentamiento. Se han utilizado también análisis térmico y técnicas espectrográficas, en particular de dispersión Raman, en donde también las medidas se han realizado variando la temperatura.

Procesamiento y caracterización microestructural del material cerámico ferroeléctrico PbBi4Ti4Nb0,06O15,15

Processing and microstructural characterization of PbBi4Ti4Nb0,06O15,15 ferroelectric ceramic material

Los compuestos ferroeléctricos de bismuto con estructura laminar (FSLB) o estructura tipo Aurivillius son considerados actualmente candidatos potenciales para el desarrollo de transductores piezoeléctricos de alta temperatura. El problema más importante por resolver para desarrollar estos materiales está relacionado con la elevada conducción eléctrica que presentan los planos basales de la estructura laminar. La alta conductividad reduce las posibilidades de polarización de una cerámica ferroeléctrica y, con ello, se deterioran las propiedades piezoeléctricas.

En este trabajo, se ha procesado en forma cerámica un compuesto de dicha familia, el PbBi₄Ti₄Nb_0,06O_15,15, por el método convencional de mezcla de óxidos en estado sólido a partir del compuesto PbBi₄Ti₄O₁₅ (PBIT) ya formado y de óxido de niobio. Se ha estudiado la estructura cristalina y la microestructura del material sinterizado a diferentes temperaturas. La caracterización estructural muestra la formación de una fase mayoritaria con simetría ortorrómbica, la del PBIT dopado con niobio. La microestructura está formada por granos tipo placa con relación de aspecto menor que la de los granos del compuesto PBIT.