Obtenção e propriedades de compósitos particulados e laminados do sistema magnetoelétrico livre de chumbo 0,94(Na₀‚₅Bi₀‚₅)TiO₃-0,06BaTiO₃/CoFe₂O₄

dc.contributor.advisor-co1Perdomo, Claudia Patricia Fernández
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2832332207621814
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5903-7623
dc.contributor.advisor1Rodrigues, Ana Candida Martins
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4499231813051400
dc.contributor.authorSilva, Gislayne Rayane Alves da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5322024584470497
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-0086-4744
dc.date.accessioned2025-09-02T12:32:25Z
dc.date.issued2024-12-09
dc.description.abstractMultifunctional materials comprising ferroelectric and ferrimagnetic heterostructures, designated as magnetoelectric multiferroic composites, exhibit characteristics associated with both ferroic orderings. The coupling between the ferroic orderings in these materials is extrinsic and is mainly susceptible to factors such as synthesis, processing, connectivity, and the physical properties of the constituent phases. Consequently, the development of these materials presents a significant challenge in terms of achieving adequate homogeneity between the phases that comprise them. Different connectivities, including 0-3 (particulates) and 2-2 (laminates), are investigated to enhance the magnetoelectric coupling between these phases. Furthermore, chemical synthesis and non-traditional sintering techniques have been employed to produce composites with good magnetoelectric performance. The objective of this research was to develop lead-free particulate and laminated magnetoelectric composites from the 0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06BaTiO3/CoFe2O4 (NBT-BT6/CFO) system using synthesis and sintering methods that provide homogeneity between the constituent phases, as well as correlating the methods used to obtain them with the physical performance of the materials developed. The particulate composites were, originally, co-synthesized in different compositions using the polymeric precursor synthesis method, promoting the crystallization of the NBT-BT6 and CFO phases in a single heat treatment cycle at 750 °C for one hour, resulting in the formation of nanometric powders with good homogeneity of distribution between the phases. Subsequent conventional and microwave-assisted sintering resulted in the effective densification of the bulk. The laminated composites were obtained from nanopowders synthesized from the constituent phases in different configurations of the NBT-BT6/CFO system. This was achieved by employing co-sintering and the hot pressing method, which represents a novel approach for this system. The dielectric, piezoelectric, and magnetoelectric behaviors were evaluated and correlated with their respective connectivity, where the composition containing 20% CFO stood out among the particulates and the laminates, the configuration with 2 layers of CFO and 1 of NBT-BT6 showed the best performance in terms of magnetoelectric response.eng
dc.description.resumoMateriais multifuncionais com heteroestruturas ferroelétricas e ferrimagnéticas, conhecidos como compósitos multiferroicos magnetoelétricos, exibem propriedades de ambos os ordenamentos ferroicos. O acoplamento entre os ordenamentos ferroicos nestes materiais é do tipo extrínseco, sendo principalmente susceptível a fatores como a síntese, processamento, conectividade e propriedades físicas das fases constituintes. Logo, o desenvolvimento destes materiais é desafiador em relação à obtenção de uma homogeneidade adequada entre as fases que os compõem. Diferentes conectividades, como 0-3 (particulados) e 2-2 (laminados), são exploradas para melhorar o acoplamento magnetoelétrico entre estas fases. Além disso, visando o desenvolvimento de compósitos com bom desempenho magnetoelétrico, métodos de síntese química e sinterização não convencional têm sido aplicados na obtenção destes. Assim, o objetivo desta pesquisa foi obter compósitos magnetoelétricos particulados e laminados livres de chumbo, do sistema 0,94(Na0,5Bi0,5)TiO3-0,06BaTiO3/CoFe2O4 (NBT-BT6/CFO) por meio de métodos de síntese e sinterização que proporcionem homogeneidade entre as fases constituintes, além de correlacionar os métodos de obtenção com o desempenho físico dos materiais desenvolvidos. Os compósitos particulados foram, de forma inédita, co-sintetizados em diferentes composições pelo método de síntese dos precursores poliméricos promovendo a cristalização das fases NBT-BT6 e CFO em um único ciclo de tratamento térmico, a 750 °C em 1hora, obtendo de pós nanométricos com boa homogeneidade de distribuição entre as fases. Com posterior sinterização convencional e assistida por micro-ondas, as quais promoveram uma boa densificação dos corpos cerâmicos. Os compósitos laminados foram obtidos a partir de nanopós sintetizados das fases constituintes em diferentes configurações do sistema NBT-BT6/CFO, por meio de co-sinterização e pelo método de hot pressing, inédito para esse sistema. Os comportamentos dielétricos, piezoelétricos e magnetoelétricos foram avaliados e correlacionados com suas respectivas conectividades, onde a composição contendo 20% de CFO obteve um destaque entre os particulados e entre os laminados, a configuração com 2 camadas de CFO e 1 de NBT-BT6 apresentou o melhor desempenho quanto a resposta magnetoelétrica.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.514769/2020-00
dc.description.sponsorshipId88887.717232/2022-00
dc.identifier.citationSILVA, Gislayne Rayane Alves da. Obtenção e propriedades de compósitos particulados e laminados do sistema magnetoelétrico livre de chumbo 0,94(Na₀‚₅Bi₀‚₅)TiO₃-0,06BaTiO₃/CoFe₂O₄. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22669.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22669
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectCompósitos magnetoelétricos
dc.subjectParticulados
dc.subjectLaminados
dc.subjectNBT-BT6/CFO
dc.subjectMagnetoelectric compositeseng
dc.subjectParticulateseng
dc.subjectLaminateseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.titleObtenção e propriedades de compósitos particulados e laminados do sistema magnetoelétrico livre de chumbo 0,94(Na₀‚₅Bi₀‚₅)TiO₃-0,06BaTiO₃/CoFe₂O₄
dc.title.alternativeObtaining and properties of particulate and laminated composites of the magnetoelectric system lead-free 0.94(Na₀.₅Bi₀.₅)TiO₃-0.06BaTiO₃/CoFe₂O₄eng
dc.typeTese

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