Caracterização de cerâmicas de zircônia-escândia nanoestruturadas consolidadas por sinterização assistida por campo elétrico.

• Processo: 16/06205-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Eliana Navarro dos Santos Muccillo
• Beneficiário: Robson Lopes Grosso
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/25501-3 - Transição de fase dependente do tamanho de grão e relação de Hall-Petch em zircônia-escândia nanocristalina: um estudo por MET in-situ, BE.EP.PD
• Assunto(s): Materiais cerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cerâmicas nanoestruturadas | sinterização assistida por campo elétrico | zirconia-escândia | Cerâmicos

Resumo

Neste projeto, é proposto investigar o efeito do tamanho médio de grãos nas propriedades microestruturais, elétricas e mecânicas em cerâmicas nanoestruturadas e totalmente densas de zircônia-escândia obtidas a partir da sinterização assistida por campo elétrico. Devido a recentes avanços dessa técnica de sinterização, é possível obter cerâmicas nanoestruturadas com propriedades inéditas e inesperadas para algumas classes de materiais, como a translucidez no sistema zircônia-escândia. Amostras de ZrO2 contendo teores molares de Sc2O3 entre 6 e 20% foram sintetizadas pelo método de coprecipitação de hidróxidos, calcinadas e sinterizadas em baixas temperaturas (700 a 800 °C) e elevadas pressões (1,5 e 2 GPa). A caracterização dos materiais será realizada em função da composição e tamanho médio de grãos na faixa de 8 a 20 nm. A caracterização microestrutural por microscopia de força atômica permitirá analisar com detalhes a morfologia e tamanho dos grãos. A condutividade elétrica será obtida por espectroscopia de impedância no intervalo de frequência de 5 Hz a 13 MHz em uma ampla faixa de temperatura. A espectroscopia Raman possibilitará verificar a presença de estruturas cristalinas de menor intensidade e, dessa forma, permitirá correlacionar o efeito de polimorfos com as propriedades que serão investigadas. Por fim, será avaliado o efeito da composição e tamanho dos grãos nas propriedades mecânicas. A partir desses resultados, será possível identificar as faixas de composição e tamanho médio de grãos, em cerâmicas nanoestruturadas, mais adequadas para aplicação como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido.

Publicações científicas

(4)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GROSSO, ROBSON L.; VIKRANT, K. S. N.; FENG, LIN; MUCCILLO, ELIANA N. S.; MUCHE, DERECK N. F.; JAWAHARRAM, GOWTHAM S.; BARR, CHRISTOPHER M.; MONTERROSA, ANTHONY M.; CASTRO, RICARDO H. R.; GARCIA, R. EDWIN; et al. Ultrahigh temperature in situ transmission electron microscopy based bicrystal coble creep in Zirconia II: Interfacial thermodynamics and transport mechanisms. ACTA MATERIALIA, v. 200, p. 1008-1021, NOV 2020. (16/06205-1, 17/25501-3)

GROSSO, ROBSON L.; MUCHE, DERECK N. F.; YONAMINE, TAEKO; MUCCILLO, ELIANA N. S.; DILLON, SHEN J.; CASTRO, RICARDO H. R.. Sintering of translucent and single-phase nanostructured scandia-stabilized zirconia. Materials Letters, v. 253, p. 246-249, OCT 15 2019. (16/06205-1, 17/25501-3)

GROSSO, ROBSON L.; MUCCILLO, ELIANA N. S.; MUCHE, DERECK N. F.; JAWAHARRAM, GOWTHAM S.; BARR, CHRISTOPHER M.; MONTERROSA, ANTHONY M.; CASTRO, RICARDO H. R.; HATTAR, KHALID; DILLON, SHEN J.. In Situ Transmission Electron Microscopy for Ultrahigh Temperature Mechanical Testing of ZrO2. Nano Letters, v. 20, n. 2, p. 1041-1046, FEB 2020. (16/06205-1, 17/25501-3)

VIKRANT, K. S. N.; GROSSO, ROBSON L.; FENG, LIN; MUCCILLO, ELIANA N. S.; MUCHE, DERECK N. F.; JAWAHARRAM, GOWTHAM S.; BARR, CHRISTOPHER M.; MONTERROSA, ANTHONY M.; CASTRO, RICARDO H. R.; GARCIA, R. EDWIN; et al. Ultrahigh temperature in situ transmission electron microscopy based bicrystal coble creep in zirconia I: Nanowire growth and interfacial diffusivity. ACTA MATERIALIA, v. 199, p. 12-pg., 2020-10-15. (16/06205-1, 17/25501-3)