Estudo e análise da incorporação do Co à matriz de ZnO : engenharia de defeitos e cinética de crescimento de grãos.
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Data
2022
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Resumo
Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático da preparação de cerâmicas de ZnO:Co via
rota padrão de sinterização em estado sólido a partir de diferentes precursores de Co (Co3O4,
CoO e Co metálico) e em diferentes atmosferas (O2 e Ar). Ênfase particular foi dada à
engenharia química de defeitos e à cinética de crescimento de grão durante o processo de
sinterização. Cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria Funcional da Densidade
foram empregados para determinar a energia de formação dos principais defeitos pontuais
presentes nos sistemas ZnO e ZnO:Co. Com base nos resultados teóricos foi proposto um
conjunto de reações químicas associadas à formação de defeitos pontuais e suas implicações
físicas. Uma caracterização microestrutural detalhada foi realizada para determinar o grau de
incorporação de Co na rede de ZnO. As amostras preparadas em atmosfera de Ar e com Co
metálico apresentaram o maior limite de solubilidade do Co (menor energia de ativação de
incorporação de Co aparente) devido à decomposição incongruente de ZnO. Os resultados
evidenciam que a sinterização em O2 é eficaz em promover vacâncias de zinco na estrutura do
ZnO, enquanto a sinterização em Ar promove defeitos intersticiais de zinco. Nossos estudos
dão uma valiosa contribuição para o entendimento da preparação de cerâmicas de ZnO dopadas
com Co e da cinética de crescimento de grãos na sinterização, visando melhorar o estado da
arte no processamento do material em escala volumétrica e nanométrica.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Engenharia de materiais - óxido de zinco, Engenharia química - engenharia de defeitos, Cinética química - crescimento de grãos
Citação
SILVA, Rafael Tomaz da. Estudo e análise da incorporação do Co à matriz de ZnO: engenharia de defeitos e cinética de crescimento de grãos. 2022. 169 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.