Efecto del dopaje con Fe3+ en Bi0.5Na0.5TiO3 sinterizado a baja temperatura
Resumen
Los cerámicos piezoeléctricos de composición Pb[TixZr1-x]O3 (PZT) son ampliamente utilizados por sus excelentes propiedades.Sin embargo, son altamente contaminantes, por su contenido en plomo. En este trabajo se analizan las propiedades dieléctricas del potencial piezoeléctrico libre de plomo, Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) dopado con distintos contenidos de Fe3+, sinterizados a baja temperatura. La síntesis y procesamiento se realizó por medio de molienda mecánica de alta energía y posterior sinterización a 900 °C. Los resultados de difracción de rayos X confirman la síntesis BNT con estructura cristalina romboédrica para todo el rango de sustitución con Fe3+. Adicionalmente, la permitividad relativa de las muestras dopadas se encontraron en un rango de 400 a 500 mostrando mayor estabilidad en todo el rango de frecuencias, en comparación de la BNT sin dopar, se encuentran, sin observar una tendencia clara en función del contenido de Fe3+. Las pérdidas dieléctricas y conductividad eléctrica revelan la obtención de materiales con potencial para materiales piezoeléctricos a bajas frecuencias.
Descargas
Citas
Aksel, E., Erdem, E., Jakes, P., Jones, J. L., Eichel, R. A. (2010). Defect structure and materials “hardening” in Fe2O3 -doped [Bi0.5 Na0.5] TiO3 ferroelectrics. Applied Physics Letters, 97(1).
DOI: https://doi.org/10.1063/1.3455888
Castro Noguera, O. (2018). Diseño de un dispositivo nanoelectromecánico para la recolección de energía.[tesis] Universidad veracruzana.
Chen, H. D., Udayakumar, K. R., Cross, L. E., Bernstein, J. J., & Niles, L. C. (1995). Dielectric, ferroelectric, and piezoelectric properties of lead zirconate titanate thick films on silicon substrates. Journal of Applied Physics, 77(7), 3349–3353.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.358621
Dunce, M., Birks, E., Antonova, M., Bikse, L., Dutkevica, S., Freimanis, O., Livins, M., Eglite, L., Smits, K., & Sternberg, A. (2021). Influence of sintering temperature on microstructure of Na0.5Bi0.5TiO3 ceramics. Journal of Alloys and Compounds, 884.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160955
Grupo Kistler. (2023). Efecto piezoeléctrico. https://www.kistler.com/INT/es/efecto-piezoelectrico/C00000136
Halim, N. A., Velayutham, T. S., & Abd. Majid, W. H. (2016). Pyroelectric, ferroelectric, piezoelectric and dielectric properties of Na0.5Bi0.5TiO3 ceramic prepared by sol-gel method. Ceramics International, 42(14), 15664–15670.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.07.022
Mahapatra, S. Das, Mohapatra, P. C., Aria, A. I., Christie, G., Mishra, Y. K., Hofmann, S., & Thakur, V. K. (2021). Piezoelectric Materials for Energy Harvesting and Sensing Applications: Roadmap for Future Smart Materials. Advanced Science, 8(17).
DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202100864
Muhammed, K. R., Scrimshire, A., Sterianou, I., Bell, A. M. T., & Bingham, P. A. (2020). Physical properties and sinterability of pure and iron-doped bismuth sodium titanate ceramics. Journal of the Australian Ceramic Society, 56(4), 1441–1449.
DOI: https://doi.org/10.1007/s41779-020-00461-5
Rodríguez Rey, A., Cuéllar Luna, L., Maldonado Cantillo, G., & Suardiaz Espinosa, M. E. (2016). Efectos nocivos del plomo para la salud del hombre. Revista Cubana de Investigaciones Biomédicas, 35(3), 251–271. http://scielo.sld.cu
Schmitt, V. (2013). Effect of dopants on the local atomic structure and sintering behavior of Bismuth Sodium Titanate [Doctoral Thesis]. University of Bayreuth.
Watcharapasorn, A., Jiansirisomboon, S., & Tunkasiri, T. (2007). Sintering of Fe-doped Bi0.5Na0.5TiO3 at < 1000 °C. Materials Letters, 61(14–15), 2986–2989.
Derechos de autor 2023 Luis Alberto Esquivel Arias, Ana María Bolarín Miró, Félix Sánchez de Jesús, Claudia Alicia Cortes Escobedo, Luis Gerardo Betancourt Cantera
Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObrasDerivadas 4.0.
