Estudio de las condiciones de procesamiento de Bi_0.5(Na_0.8K_0.2)_0.5TiO₃

Abstract

INTRODUCCIÓNLos cerámicos basados en el sistema circonato-titanato de plomo (Pb(Zr,Ti)O 3 -PZT) son los materiales más utilizados para aplicaciones tales como actuadores, sensores, transductores o vibradores (1-3). En general, se caracterizan por tener alta sensibilidad, confiabilidad y la capacidad de operar en un amplio intervalo de temperaturas. Si bien, estos materiales se fabrican generalmente a partir de la técnica de mezcla de óxidos, que es relativamente simple y económica, emplean un alto contenido de óxido de plomo (aprox. 70 %) (4). En la actualidad existe la necesidad de buscar materiales alternativos a los tradicionales PZT, debido a la volatilización del óxido de plomo durante el proceso de sinterización, a la extensa permanencia del plomo en el medio ambiente y a la acumulación de este elemento en los organismos que provoca daños en el sistema neurológico. Por este motivo, el plomo está siendo retirado de los procesos industriales según una normativa publicada por la Unión Europea (5). Sin embargo, los sistemas piezoeléctricos están fuera de esta normativa debido a la falta de una alternativa real al PZT. En base a estas premisas, en los últimos años la búsqueda de una alternativa real al PZT se ha focalizado entre otros en sistemas basados en niobatos alcalinos. En este sentido, los cerámicos basados en el sistema (K 0,5 Na 0,5 )NbO 3 (KNN) son considerados como posible reemplazo de los PZT, dado que presentan una transición de fase morfológica que incrementa las propiedades dieléctricas. Sin embargo, las principales desventajas del sistema (K 0,5 Na 0,5 )NbO 3 son la sensibilidad de sus propiedades con la composición y el complejo proceso de densificación (6-8). El uso de diversos aditivos, tales como LiSbO 3 (LS), LiTaO 3 (LT), o SrTiO 3 (9-11), constituye una vía alternativa para incrementar la densificación y sus propiedades piezoeléctricas con métodos tradicionales de sinterizado.Otras composiciones con comportamiento piezoeléctrico, tales como Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 (BNT) y Bi 0.5 K 0.5 TiO 3 (BKT), han recibido gran atención debido a sus excelentes propiedades piezoeléctricas y ferroeléctricas en el borde de su fase En este trabajo se estudian las condiciones de procesamiento de sistemas Bi 0.5 (Na 0.8 K 0.2 ) 0.5 TiO 3 (BNKT) que permitan obtener materiales cerámicos con buenas propiedades ferroeléctricas. Los reactivos de partida fueron activados mecanoquímicamente y mediante análisis térmico diferencial y termogravimetría (ATD-ATG) se determinaron las temperaturas de descomposición, mientras que por difracción de Rayos X (DRX) se identificaron las diferentes fases cristalinas. El efecto de la temperatura de sinterización en el sistema BNKT fue caracterizado mediante microespectroscopía Raman y espectroscopía de impedancia. Se determinó que las muestras sinterizadas a 1100 ºC no presentan fases secundarias, y proporcionan los mayores valores de densidad, y las menores pérdidas dieléctricas. En estas muestras mediante DRX no se registró la presencia de fases secundarias. Palabras clave: Piez...