Obtenção e caracterização de cerâmicas semicondutoras à base de titanato de bário com inserção de grafeno
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Data
2025-04-28
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Editor
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
Atualmente, os materiais cerâmicos semicondutores são amplamente utilizados em componentes microeletrônicos e termoelétricos, devido às suas propriedades elétricas, térmicas e mecânicas. Exemplos incluem células a combustível, termistores, capacitores, varistores, transdutores, sensores piezoelétricos e dispositivos ópticoeletrônicos. Pesquisas para melhorar compósitos nanoestruturados de matrizes cerâmicas com alta permissividade dielétrica tem ganhado destaque, especialmente com a adição de grafeno, devido às suas características inovadoras, como alta condutividade elétrica, térmica e resistência mecânica. Portanto, esta pesquisa teve como meta produzir e caracterizar cerâmicas semicondutoras à base titanato de bário com variação da concentração de grafeno (0,50, 0,75 e 1,00 mol %) com e sem adição de dióxido de silício (0,50 mol %). Para isso foi desenvolvido um sistema de medição das propriedades elétricas e dielétricas em função da temperatura (resistividade, capacitância e constante dielétrica), com medições em 100 Hz, 1 kHz e 10 kHz, além disso, foram determinadas a condutividade térmica, Band Gap e resistência à flexão. Os resultados obtidos foram comparados com uma amostra de referência, produzidas com titanato de bário (BaTiO3), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e dióxido de silício (SiO2). A análise indicou que a cerâmica mais promissora foi a obtida com 98,75 mol % de BaTiO3, 0,5 mol % de SiO2 e 0,75 mol % de grafeno, por apresentar uma ampla gama de vantagens comparativas com a cerâmica de referência. Essa composição mostrouse adequada para aplicação como cerâmica dielétrica e sensores térmicos em componentes microeletrônicos ou para armazenamento de energia, já que apresentou resistividade elétrica com valores de 100 a 300 % menores em relação à amostra de referência em todas as temperaturas medidas (25° C até 425° C) e elevados valores de constante dielétrica na ordem de 107 a 109 .
Descrição
Palavras-chave
Semicondutores, Titanato de bário, Grafeno