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

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.