Amorfização de fosfatos de Li e Al através de métodos mecânicos

• Processo: 24/09884-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: José Fabián Schneider
• Beneficiário: Matheus José Ferreira
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros, AP.CEPID
• Assunto(s): Ressonância magnética nuclear Vidros fosfatos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fosfatos de Li | Moagem Mecânica | Ressonância Magnética Nuclear | Vidros Fosfatos | Ressonância Magnética Nuclear

Resumo

O método de moagem mecânica de alta energia usando moinho planetário permite explorar processos de transformação estrutural de materiais e reações químicas, utilizado energia mecânica no lugar de térmica. Isto é possível pelo fato que nas colisões entre as esferas do moinho e os grãos de material são aplicadas pressões intensas com deposição de alta densidade superficial de energia. Desta forma, estados de não equilíbrio podem ser produzidos em materiais à temperatura ambiente. No processo de fabricação de baterias de estado sólido de íon Li com eletrodos compósitos, a moagem mecânica é utilizada para obter uma mistura homogênea dos materiais ativos e os eletrólitos sólidos, com controle da granulometria. No entanto, a amorfização dos materiais no processo pode diminuir significativamente a condutividade iônica. Alternativamente, a moagem é uma via para sintetizar o estado vítreo precursor de eletrólitos vitro-cerâmicos em baixa temperatura de processamento, evitando evaporação de componentes. Ainda não existem estudos sistemáticos de amorfização mecânica em fosfatos de Li, que são potenciais materiais para eletrólitos sólidos. Neste projeto exploraremos o processo de amorfização via moagem mecânica de três fosfatos cristalinos (LiPO3, LiCa(PO3)3 e Al(PO3)3). Com técnicas de calorimetria diferencial de varredura determinaremos o comportamento termodinâmico dos materiais obtidos, estudando relaxação estrutural, transição vítrea e cristalização. Com técnicas de ressonância magnética nuclear de 31P, 27Al, 7Li e 6Li analisaremos a estrutura local dos materiais em função do tempo e energia de moagem, identificando e quantificando o grau de amorfização. A partir deste estudo, procuramos elucidar duas questões fundamentais sobre a amorfização mecânica: (i) a amorfização ocorre de forma descontinua, através de eventos locais de fusão-quench, ou via acumulo progressivo de defeitos na estrutura cristalina?, (ii) a estrutura do amorfo obtido no processo mecânico é a mesma de um vidro obtido do método térmico, a partir da fusão e quench?