Influência dos parâmetros da sinterização flash na densificação e microestrutura do ZnO

Autor(es)

Ana Gabriela Storion

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Pirassununga.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos (FZE/BT)
• Data de defesa: 2023-03-03

Membros da banca

Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone; Adilson Luiz Chinelatto; Eduardo Bellini Ferreira; Vânia Trombini Hernandes; Raphael Euclides Prestes Salem

• Orientador: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone; Sylma Carvalho Maestrelli

Resumo

Técnicas alternativas à sinterização convencional vêm sendo estudadas visando o controle da microestrutura e crescimento de grãos, além de um menor consumo energético. Dentre tais técnicas tem-se a sinterização flash, a qual apresenta rápida retração e densificação da peça na ordem de segundos e pode ser aplicada a diversos materiais, como o ZnO, um semicondutor do tipo n utilizado em diversos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos. Apesar dos inúmeros avanços, a sinterização flash ainda apresenta alguns desafios científicos a serem superados para sua viabilidade em aplicações industriais. Para contribuir nos avanços deste campo científico, o presente trabalho objetivou avaliar os parâmetros da sinterização flash na homogeneidade microestrutural do ZnO e possibilidades de aplicação. Durante a etapa de parametrização, foi possível avaliar as condições ideais de processo, como parâmetros elétricos, térmicos e preparo do material. Posteriormente, foi avaliada a influência dos métodos de conformação e os consequentes gradientes de densidades formados em corpos de prova de ZnO na densificação e microestrutura, quando sinterizados via sinterização flash, pela primeira vez na literatura. Os resultados indicaram que a distribuição da densidade a verde gerada durante a conformação deve ser considerada um fator decisivo na avaliação dos corpos de prova submetidos à sinterização flash. Avaliou-se também a sinterização flash quando aplicada juntamente ao isolamento térmico com manta de alumina (TIFS). Os resultados mostraram que a TIFS forneceu uma microestrutura mais homogênea, reduzindo a diferença de tamanho de grão entre o núcleo e a superfície do corpo de prova. O TIFS, além de proporcionar uma diminuição de 450 ºC na temperatura de início do evento flash, também conseguiu atingir uma temperatura estimada durante o estágio III apenas 100ºC inferior à alcançada para sinterização flash sob as mesmas condições, evidenciando economia de energia de até 78% com o processo de isolamento, em comparação com os experimentos de sinterização flash sem isolamento. O presente trabalho visou ainda avaliar o desempenho do ZnO processado usando sinterização flash quando aplicado como fotocatalisador, uma vez que a sinterização flash pode apresentar grande potencial de aplicação para a obtenção de corpos com maior controle no crescimento de grão e melhorada reatividade de superfície. Foi possível a obtenção de corpos com elevada porosidade e integridade suficiente para serem submetidos à sinterização flash. Os resultados dos ensaios fotocatalíticos dos corpos submetidos à sinterização flash mostraram-se promissores frente aos materiais submetidos à sinterização convencional, demonstrando o potencial de aplicação desta rota de sinterização no processamento de fotocatalisadores. (AU)

• Processo FAPESP: 18/11143-0 - Influência dos parâmetros da sinterização flash na densificação e microestrutura do ZnO
• Beneficiário: Ana Gabriela Storion
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado