Síntesis y determinación de propiedades dieléctricas de soluciones sólidas de tipo Ba1-3XGd2XTi1-3XEu4XO3.

Martínez López, Ricardo

dc.contributor.author	Martínez López, Ricardo
dc.date.accessioned	2024-01-23T20:38:45Z
dc.date.available	2024-01-23T20:38:45Z
dc.date.issued	2023-11-06
dc.identifier.govdoc	DRC MATERI .15274 2023
dc.identifier.issn	ATD122
dc.identifier.uri	http://dgsa.uaeh.edu.mx:8080/bibliotecadigital/handle/231104/4460
dc.description	Se crearon dispositivos electrocerámicos; condensadores con un sistema que consiste en dopaje doble con elementos de tierras raras de radio iónico intermedio con un mecanismo del tipo Ba1-3xGd2xTi1-3xEu4xO3 donde se estudie la sustitución doble con el análisis de sustitución en titanio, bario o ambos en el rango de dopaje de x=0 hasta x=0.15 de Gd3+ y Eu3+ a una temperatura de sinterización de 1300°C por 6 horas. Se analizó el efecto del dopaje en la estructura cristalina, morfología de las muestras, composición química, temperatura de Curie y las propiedades dieléctricas como capacitancia, permitividad relativa y pérdida de energía por disipación. Además, para el estudio de los dispositivos electrocerámicos se realizó la caracterización por medio de difracción de rayos x en un difractómetro Inel modelo Equinox 2000 con radiación Kα1 de Co (1.78901 Å) (para determinar evolución estructural e identificación de fases de forma cuantitativa), microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva en un equipo JEOL JSM 6701F – 6701 (para determinar morfología y composición química de forma semi cuantitativa), espectroscopia Raman en un espectrómetro Perkin Elmer Spectrum Gx en un rango de longitud de onda de 0 a 1200 (para el estudio estructural y químico de la transición de fase), Refinamiento Rietveld usando el software Fullprof y la función de forma de perfil Pseudo-Voigt (para determinar evaluación estructural de forma cuantitativa) y estudios dieléctricos (para determinar la funcionalidad en el rango de temperatura de 0°C a 200°C y en las frecuencias de 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz y 100 kHz). Los pellets sinterizados se recubrieron con una pasta de plata/platino ESL ElectroScience, por ambas caras y se secaron a 200°C por 1 hora en un horno Mufla marca Linderberg. Las pruebas de capacitancia de los pellets recubiertos se realizaron dentro de un horno tubo marca Barnstead Thermolyne modelo 21100 con un capacímetro LCR meter DE-5000 en un rango de 25°C a 200°C en las frecuencias de 100 Hz, 120 Hz, 1KHz, 10 kHz y 100 kHz. Se determinó que el dopaje doble con Gd+3 y Eu+3 tiene efectos significativos en los parámetros estructurales a, c y volumen, al aumentar sus valores debido a la sustitución predominante en el sitio de titanio, el límite de solubilidad se observó en entre la composición x = 0.01 y 0.05 de Gd+3 y Eu+3 debido a un pequeño desplazamiento en los picos 2𝜃 ≈ 36.99, 53.14 y 66.38 en los patrones de difracción de rayos x, en la composición x= 0.01 de Gd+3 y Eu+3, y la presencia de fases secundarias encontradas en la composición x =0.05 de Gd+3 y Eu+3 . La presencia y transición de fases se verifico por medio de los modos vibracionales correspondientes a cada fase BaTiO3 tetragonal (señales a 716 cm-1 , 515 cm-1 , 305 cm-1 , 200 cm-1 y 258 cm-1 ), Eu2TiO5 (señal a 778 cm-1 ), BaTi2O5 (señales a 218, 245, 281, 312, 344, 370, 414, 440, 489, 589, 648, 711 y 880 cm-1 ). La morfología y tamaño de los granos de las composiciones mostraron una fuerte relación con la concentración de los elementos dopantes, al aumentar la concentración de los dopantes, la morfología se hace más homogénea y el tamaño de grano disminuye hasta la composición x=0.003, posteriormente con el aumento de la concentración de los dopantes, el tamaño de grano aumenta y la morfología se hace menos homogénea. La densificación aumenta hasta la composición x=0.0015 (85% de densidad teórica) y posteriormente disminuye con el aumento de la concentración de los dopantes. La homogeneidad de la composición química se evaluó de forma semi-cuantitativa por estudios de EDS y se determinó una concentración en peso acorde a la formula estequiométrica Ba1-3xGd2xTi1-3xEu4xO3 en el rango de dopaje de x=0 hasta x=0.15 de Gd3+ y Eu3+. Se estudiaron las propiedades dieléctricas de los dispositivos electrocerámicos, y se determinó que a medida que la concentración de dopantes aumenta desde la composición x=0 de Gd3+ y Eu3+ hasta la composición x=0.01 de Gd3+ y Eu3+ la temperatura de Curie disminuye desde 110°C hasta 100°C, el valor más alto de capacitancia fue de 4,500 pF para la composición x = 0.0015 de Gd+3 y Eu+3 a 100Hz y en la temperatura de Curie de 105°C con un valor máximo de permitividad relativa de 6,591. Los valores de capacitancia y permitividad relativa aumentan con el aumento de la temperatura hasta la temperatura de Curie y a medida que aumenta la frecuencia, aumenta la temperatura a la que la pérdida de energía por disipación es mayor al 10%, en todas las composiciones. Finalmente, todas las composiciones cumplen la especificación Z5U (variación de capacitancia de +80% y -20% en un rango de temperatura de -10°C hasta 85°, a 1 kHz), excepto x=0.0015 y 0.0045 de Gd+3 y Eu+3 a 10 kHz y 100kHz y x= 0.0075 % en peso de Gd+3 y Eu+3 a 10 kHz. Las especificaciones de las series KHB (variación de capacitancia de ± 10% en el rango de temperatura de -30° a 85°C, a 1 kHz) las cumplen las composiciones x=0, 0.001, 0.0015, y 0.05 % en peso de Gd+3 y Eu+3 en la frecuencia de 100 Hz, 120 Hz y 1 kHz. En la frecuencia de 10 kHz las composiciones x=0, 0.001, 0.1, 0.05 y 0.15 % en peso de Gd+3 y Eu+3 cumplen las especificaciones de la serie KHB. En la frecuencia de 100 kHz solo la composición x=0.001 % en peso de Gd+3 y Eu+3 cumple con las especificaciones de la serie KHB. En el rango de 25°C a 85°C la variación de la capacitancia disminuye con composiciones bajas de dopante (x=0.001 y 0.0015 de Gd+3 y Eu+3) y con la presencia de segundas fases (Eu2TiO5 y BaTi2O5).	es_ES
dc.language.iso	es	es_ES
dc.publisher	ICBI-BD-UAEH	es_ES
dc.subject	Electrocerámicos	es_ES
dc.subject	dispositivo	es_ES
dc.subject	Batio3	es_ES
dc.subject	Gd	es_ES
dc.subject	Eu	es_ES
dc.subject	Ciencias de los Materiales.	es_ES
dc.title	Síntesis y determinación de propiedades dieléctricas de soluciones sólidas de tipo Ba1-3XGd2XTi1-3XEu4XO3.	es_ES
dc.title.alternative	Ciencias de los Materiales.	es_ES
dc.type	Tesis	es_ES