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Materiais multiferróicos e ferroelétricos para conversores de energia: síntese, propriedades, fenomenologia e aplicações

Processo:17/13769-1
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Temático
Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2018
Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2024
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:José Antonio Eiras
Beneficiário:José Antonio Eiras
Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:São Carlos
Pesquisadores principais:
Eudes Borges de Araújo ; Ruth Herta Goldschmidt Aliaga Kiminami
Pesquisadores associados:Ana Maria do Espírito Santo ; Everaldo Nassar Moreira ; Fabio Luis Zabotto ; Filippo Ghiglieno ; Luiz Antonio Bássora ; Manuel Henrique Lente ; Mario Godinho Junior ; Rossano Lang Carvalho
Auxílio(s) vinculado(s):25/08863-5 - Conferência Internacional em Ciência dos Materiais e Nanotecnologia, AR.EXT
25/06589-3 - 21st International Conference on Diffusion in Solids and Liquids, AR.EXT
24/08652-1 - 2024 IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Joint Symposium, AR.EXT
22/06618-5 - Investigação de propriedades físicas de filmes finos multiferroicos de BiFeO3 e perovskitas de haletos baseadasno iodeto de chumbo e metilamônio, AV.EXT
19/14688-0 - Equipamento multiusuário (EMU), forno para crescimento de cristais pela técnica Bridgman vertical modo estático, a ser adquirido através de Projeto Temático, FAPESP Proc. 2017/13769-1, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):24/06119-4 - Crescimento de monocristais multiferróicos e caracterização de propriedades ópticas para aplicações em piezofotônica, BP.DD
24/03661-2 - Crescimento e caracterização de monocristais piezoelétricos livres de chumbo, BP.DD
24/04150-1 - Influência de diferentes fases magnéticas no acoplamento magnetoelétrico em nanoheteroestruturas livres de chumbo, BP.DD
 + mais bolsas vinculadas 23/06088-9 - Estrutura e propriedades elétricas de domínios em materiais ferroelétricos e multiferroicos, BP.PD
23/08484-9 - Determinação do efeito da temperatura e do tempo de sinterização sobre o crescimento de monocristais piezoelétricos livres de chumbo obtidos através da rota reação em estado sólido sem semente, BP.IC
23/05716-6 - Síntese e Caracterização de Materiais Ferroelétricos e Multiferroicos para Aplicações em Armazenamento e Conversores de Energia (Mecânica e Fotovoltaica)", BP.TT
23/07654-8 - Efeito de diferentes fases magnéticas nas propriedades de acoplamento magnetoelétrico em nanoestruturas de (K0.5Na0.5)NbO3/(CoFe2O4, NiFe2O4 OU BaFe12O19) obtidas por deposição física, BP.DD
22/05578-0 - Crescimento de monocristais multiferróicos e caracterização de propriedades ópticas para aplicações em piezofotônica, BP.DD
22/00821-3 - Estrutura e propriedades elétricas de domínios em materiais multiferroicos e ferroelétricos, BP.PD
22/04153-5 - Síntese de nanoestruturas de (KxNa1-x)NbO3/CoFe2O4 obtidas por RF-sputtering, BP.IC
22/00788-6 - Caracterização de monólitos nanoestruturados multiferroicos sinterizados via Spark Plasma Sintering - SPS, BP.DD
22/00786-3 - Caracterização piezoelétrica e eletromecânica de materiais e dispositivos conversores de energia mecânica em elétrica, BP.IC
21/01399-0 - Fabricação de nanoestruturas de (KxNa1-x)NbO3 /CoFe2O4 obtidas por rf-sputtering, BP.IC
21/01406-7 - Desenvolvimento de técnicas de espectroscopia para investigar o efeito da polarização na propagação da luz em materiais ferroicos, BP.PD
20/06570-7 - Determinação do acoplamento magnetoelétrico pela análise da curva de polarização elétrica em sistemas heteroestruturados magnetoelétricos, BP.IC
20/05457-2 - Síntese e caracterização dielétrica e ferroelétrica de materiais ferroelétricos nanoestruturados à base de PZT, BP.IC
19/26807-4 - Crescimento e caracterização de monocristais piezoelétricos livres de chumbo, BP.DD
19/25921-8 - Calcinação por micro-ondas de precursores poliméricos de materiais piezoelétricos nanoestruturados livres de chumbo do sistema BCZT, BP.IC
19/24458-2 - Investigação da influência da concentração de La3+ sobre as propriedades microestruturais e estruturais em cerâmicas ferroelétricas de (K0.48-x/2 Na0.52-x/2 Lax)NbO3, BP.IC
19/20487-8 - Fabricação de nanoestruturas de (KxNa1-x) NbO3/CoFe2O4 obtidas por RF-sputtering, BP.IC
19/16978-6 - Síntese e caracterização de propriedades físicas de cerâmicas multiferróicas monofásicas de Pb(Fe,Nb)-Pb(Zr,Ti)O3, BP.IC
19/12278-0 - Síntese por co-precipitação hidrotermal do KNLN dopado com ta e sua sinterização assistida por micro-ondas, BP.IC
19/12237-1 - Síntese e caracterização de cerâmicas nanoestruturadas multiferróicas produzidas via Spark Plasma Sintering - SPS, BP.DD
19/03110-8 - Síntese e caracterização fotovoltaica de filmes finos à base de perovskitas ferroelétricas e multiferróicas para aplicação em células solares, BP.PD
19/05844-9 - Síntese e caracterização fotovoltaica de filmes finos ferroicos, BP.IC
19/05894-6 - Caracterização piezoelétrica e eletromecânica de materiais e dispositivos conversores de energia mecânica em elétrica, BP.IC
18/24133-3 - Processamento e caracterização de cerâmicas multiferróicas a base de Pb(Fe,Nb)-PbTiO3, BP.IC - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Energia renovável  Conversores elétricos  Materiais magnéticos  Materiais ferroelétricos  Sistemas fotovoltaicos  Transdutores 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Conversores de Energia | Energias Renováveis | Materiais Ferroelétricos | Materiais Magnéticos | Sensores Fotovoltaicos | Transdutores piezoelétricos | Materiais Ferroicos (Ferroelétricos, Magnéticos, Ferroelásticos e Multiferroicos)

Resumo

Esta proposta multidisciplinar visa contribuir para um significativo avanço, qualitativo e quantitativo, em síntese, caracterização, modelamento e aplicações de materiais ferroicos, monolíticos e nanoestruturados, buscando potencializar suas propriedades para aplicações em dispositivos conversores de energia renováveis e magnetoelétricos. A geração e utilização de energia de fontes renováveis é uma área estratégica para o país do ponto de vista científico, tecnológico e econômico. Serão desenvolvidos materiais ferroicos monofásicos ou compósitos, para utilização em conversores de energia mecânica (eletromecânicos) ou solar (fotovoltaicos) em energia elétrica. Por meio de uma abordagem experimental (síntese, processamento e caracterizações) e teórica (modelamento fenomenológico e Teoria do Funcional de Densidade) pretendemos investigar materiais multiferroicos e ferroelétricos, visando a maximização de algumas de suas propriedades físicas para a aplicação em dispositivos conversores de energia. Contribuições relevantes são esperadas em três pilares fundamentais no desenvolvimento de novos materiais e dispositivos: métodos de processamento de materiais monocristalinos e nanoestruturados ("bulk" e bidimensionais); modelamento de propriedades fundamentais (correlação estrutura/microestrutura-propriedades) e desenvolvimento prospectivo de protótipos de novos sensores, atuadores e conversores de energia. Os resultados dessas pesquisas, pelo seu caráter abrangente e inovador certamente contribuirão para o desenvolvimento de novos materiais. Este projeto é parte do INCT "Materiais Ferroicos Nanoestruturados para Conversores de Energia", Chamada INCT - MCTI/CNPq/CAPES/FAPs nº 16/2014)". (AU)

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(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)
BATISTA, G. C. DA S.; LENTE, M. H.. Sintering and characterization of dielectric and thermal mechanical properties of (Bi1/2Na1/2)TiO3-BaTiO3 ceramics. Ferroelectrics, v. 534, n. 1, SI, p. 29-41, . (17/13769-1)
GENNARI, RONALDO C.; LANG, ROSSANO; EIRAS, JOSE A.; LENTE, MANUEL H.. Effects of sintering process on the structural, dielectric, and optical absorption properties of KNbO3-based ceramics. Journal of the American Ceramic Society, v. 102, n. 7, p. 3923-3931, . (17/13769-1)
ALKATHY, MAHMOUD S.; ZABOTTO, FABIO L.; MILTON, FLAVIO PAULO; EIRAS, J. A.. Achieving high energy storage performance and breakdown strength in modified strontium titanate ceramics. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 33, n. 19, p. 12-pg., . (19/03110-8, 17/13769-1)
REIS, S. P.; FREITAS, F. E.; ARAUJO, E. B.. Processing of BiFeO3 thin films to control their dielectric response. Ferroelectrics, v. 560, n. 1, p. 61-69, . (17/13769-1)
GONCALVES, ANDRE MARINO; JIMENEZ, ROLANDO PLACERES; EIRAS, JOSE ANTONIO. Exploring the polarization reorientation in polycrystalline ferroelectric thin films from the macroscopic and nanoscopic perspectives. Journal of Alloys and Compounds, v. 880, . (17/13769-1, 13/03118-2)
REIS, S. P.; ARAUJO, E. B.. Impact of defects on the electrical properties of BiFeO3 thin films. Ferroelectrics, v. 556, n. 1, SI, p. 70-78, . (17/13769-1)
ALKATHY, MAHMOUD S.; ZABOTTO, FABIO L.; LENTE, MANUEL H.; EIRAS, J. A.. Octahedral distortion and oxygen vacancies induced band-gap narrowing and enhanced visible light absorption of Co/Fe co-doped Bi(3.25)Nd(0.75)Ti(3)O(12)ferroelectrics for photovoltaic applications. JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS, v. 53, n. 46, . (17/13769-1)
ALKATHY, MAHMOUD S.; MILTON, FLAVIO PAULO; GATASHEH, MANSOUR K.; ZABOTTO, FABIO LUIZ; KASSIM, H. A.; RAJU, K. C. JAMES; EIRAS, JOSE A.. Enhancing dielectric properties and thermal stability in microwave-synthesized Nd-modified barium titanate nanoceramics for possible MLCC applications. APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING, v. 130, n. 6, p. 13-pg., . (23/05716-6, 17/13769-1)
MINUSSI, F. B.; SILVA JR, R. M.; MORAES, J. C. S.; ARAUJO, E. B.. Organic cations in halide perovskite solid solutions: exploring beyond size effects. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 26, n. 31, p. 15-pg., . (17/13769-1)
ALKATHY, MAHMOUD S.; RAJESH, YALAMBAKU; MILTON, FLAVIO PAULO; ZABOTTO, FABIO L.; MASTELARO, VALMOR R.; SILVA, DANIEL MATOS; SANTOS, IVAIR A.; EIRAS, J. A.. Achieving multiferroic properties in bismuth titanate ceramics via a tri-doping engineering mechanism with Co, Sm, and La at room temperature. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 35, n. 23, p. 15-pg., . (23/05716-6, 17/13769-1, 23/06088-9)
LAVADO, C.; ALKATHY, MAHMOUD. S.; EIRAS, J. A.; STACHIOTTI, M. G.. Room-temperature multiferroic behavior in the three-layer Aurivillius compound Bi3.25La0.75Ti2Nb0.5(Fe1-x Co-x)(0.5)O-12. APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING, v. 129, n. 2, p. 10-pg., . (19/03110-8, 17/13769-1)
MINUSSI, FERNANDO B.; BERTOLETTI, EDUARDO M.; EIRAS, JOSE A.; ARAUJO, EUDES B.. Intrinsic aging in mixed-cation lead halide perovskites. SUSTAINABLE ENERGY & FUELS, v. 6, n. 21, p. 13-pg., . (17/13769-1)
GARCIA, LEONARDO ABREU; MORALES, SERGIO ANDRES VILLALBA; XAVIER, MICHELLE DA CUNHA ABREU; LOPES, MELINA SAVIOLI; SILVA, ELDA SABINO DA; MAIORANO, ALFREDO EDUARDO; GUNNEWIEK, RODOLFO FOSTER KLEIN; PERNA, RAFAEL FIRMANI. Synthesis and characterization of a novel silica-niobia support for the immobilization of microbial fructosyltransferase aiming at fructooligosaccharides production. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 31, p. 8-pg., . (17/13769-1)
VARGAS, NATALIA F. C.; ALKATHY, MAHMOUD S.; EIRAS, JOSE A.; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; LENTE, MANUEL H.. Sintering-driven effects on the band gap of (Pb,La)(Ti,Ni)O-3 photovoltaic ceramics. Journal of the American Ceramic Society, v. 104, n. 6, . (19/03110-8, 17/13769-1)
PERDOMO, CLAUDIA P. F.; ALMEIDA, DIOGENES F.; CANCELLIERI, IGOR C.; GARCIA, LEONARDO A.; CARDOSO, ANDRE L. F.; GUNNEWIEK, RODOLFO F. K.. Magnetic and electric behavior of spike- and petal-like nanoscaled Cu:ZnO superstructures diluted magnetic semiconductors. Materials Chemistry and Physics, v. 307, p. 11-pg., . (17/13769-1)
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GATASHEH, MANSOUR K.; ALKATHY, MAHMOUD S.; KASSIM, HAMOUD ABDOH; GOUD, JAKKAPALLY PUNDAREEKAM; EIRAS, JOSE A.. Effect of gamma rays irradiation in the structure, optical, and electrical properties of samarium doped bismuth titanate ceramics. OPEN CHEMISTRY, v. 21, n. 1, p. 10-pg., . (17/13769-1, 23/05716-6)
CANCELLIERI, IGOR C.; PERDOMO, CLAUDIA P. F.; MUCHE, DERECK N. F.; CORDEIRO, MARCO A. L.; GUNNEWIEK, RODOLFO F. K.. Synthesis of nanostructured sphere-like copper oxide by microwave spray pyrolysis. Materials Letters, v. 350, p. 5-pg., . (17/13769-1)
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ALKATHY, MAHMOUD S.; RAJESH, YALAMBAKU; KASSIM, H. A.; GATASHEH, MANSOUR K.; ZABOTTO, FABIO L.; RAJU, K. C. JAMES; EIRAS, JOSE A.. Enhancing energy storage performance in barium titanate ceramics through mg-doping via creation of defect dipoles engineering. JOURNAL OF THE AUSTRALIAN CERAMIC SOCIETY, v. N/A, p. 13-pg., . (23/05716-6, 17/13769-1, 23/06088-9)
CARDOSO, ANDRE L. F.; PERDOMO, CLAUDIA P. F.; KIMINAMI, RUTH H. G. A.; GUNNEWIEK, RODOLFO F. K.. Enhancing the stabilization of nanostructured rocksalt-like high entropy oxide by Gd addition. Materials Letters, v. 285, . (17/13769-1)
BONINI, RICARDO PEREIRA; GUALDI, ALEXANDRA JOSE; EIRAS, JOSE ANTONIO; ZABOTTO, FABIO LUIS. Strain-induced modulation of magnetodielectric and magnetoelectric coupling in pzt/cfo thin films grown by rf-sputtering. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, v. 552, p. 9-pg., . (09/54082-2, 19/03110-8, 17/13769-1)
ZABOTTO, FABIO L.; BARBOSA, VITOR F.; PEREIRA, CAROLYNE C. S.; ESTRADA, FLAVIA R.; LENTE, MANUEL H.; CHEN, XIANG MING; EIRAS, JOSE A.. Distinct magnetic contributions for magnetoelectric coupling at room temperature in perovskite PZT-PFN solid solutions. Journal of Alloys and Compounds, v. 929, p. 7-pg., . (19/16978-6, 19/03110-8, 17/13769-1)
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REIS, S. P.; ARAUJO, E. B.. Dielectric relaxation and electrical conductivity of random oriented BiFeO3 thin films. Ferroelectrics, v. 545, n. 1, p. 8-pg., . (17/13769-1)
DE ABREU, P. T. P.; DA COSTA VARGAS, N. F.; GENNARI, R. C.; LANG, R.; EIRAS, J. A.; LENTE, M. H.. Influence of the sintering temperature on the optical properties of Pb(Ti Ni)O3-delta and (K Ba)(Nb Ni)O3-delta ceramics. Ferroelectrics, v. 545, n. 1, p. 12-pg., . (17/13769-1)
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MINUSSI, F. B.; SILVA JR, R. M.; CARVALHO, J. F.; ARAUJO, E. B.. Thermal degradation in methylammonium-formamidinium-guanidinium lead iodide perovskites. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 12, n. 14, p. 12-pg., . (17/13769-1)
FERNANDES, THISSIANA DA CUNHA; THOMAZINI, DANIEL; GELFUSO, MARIA VIRGINIA; EIRAS, JOSE ANTONIO; AYALA, ALEJANDRO PEDRO; LENTE, MANUEL HENRIQUE. Correlation between thermal properties, growth parameters and low segregation coefficient in (K, Na)NbO3-based growth by Bridgman-Stockbarger route. MATERIALIA, v. 32, p. 8-pg., . (17/13769-1, 19/26807-4)
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FERNANDEZ PERDOMO, CLAUDIA P.; ZABOTTO, FABIO L.; GARCIA, DUCINEI; KIMINAMI, RUTH H. G. A.. Effect of the CoFe2O4 initial particle size when sintered by microwave on the microstructural, dielectric, and magnetic properties. International Journal of Applied Ceramic Technology, v. 16, n. 5, SI, p. 2073-2084, . (17/13769-1)
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REIS, S. P.; ARAUJO, E. B.. Dielectric relaxation and electrical conductivity of random oriented BiFeO3 thin films. Ferroelectrics, v. 545, n. 1, SI, p. 111-118, . (17/13769-1)
GUNNEWIEK, RODOLFO F. K.; PERDOMO, CLAUDIA P. F.; CANCELLIERI, IGOR C.; CARDOSO, ANDRE L. F.; KIMINAMI, RUTH H. G. A.. Microwave sintering of a nanostructured low-level additive ZnO-based varistor. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 10, A, p. 15044-15053, . (17/13769-1)
FERNANDEZ PERDOMO, CLAUDIA P.; KIMINAMI, RUTH H. G. A.; GARCIA, DUCINEI.. Microwave assisted sintering of nanocristalline PMN-PT/CoFe2O4 prepared by rapid one pot pechini synthesis: Dielectric and magnetoelectric characteristics. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 6, p. 7906-7915, . (17/13769-1)
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