Strain effect on the properties of K0.5Na0.5NbO3 films ; Efeito das tensões nas propriedades de filmes de K0.5Na0.5NbO3

Mestrado em Engenharia de Materiais ; Este trabalho é sobre materiais cerâmicos isentos de chumbo destinados a aplicações electromecânicas e candidatos à substituição de electrocerâmicos à base de chumbo. O titanato zirconato de chumbo (PZT) é o cerâmico piezoeléctrico mais utilizado em todo o mundo. No entanto, contém mais de 60 % de chumbo que é um elemento tóxico para os seres humanos e para o ambiente. Em 2003, a União Europeia aprovou uma directiva que proíbe e restringe o uso de elementos potencialmente perigosos, tais como o chumbo. Devido à inexistência de materiais aptos para a substituição do PZT, foi feita uma exceção até ser encontrado um material alternativo competitivo. O niobato de potássio e sódio (KNN), devido à sua elevada temperature de Curie e propriedades piezoeléctricas moderadas, é um dos materiais isentos de chumbo mais promissores para substituição do PZT. No entanto, a sua efetiva adopção industrial requer, entre outros aspectos, a optimização das suas propriedades. A maioria da literatura está focada em materiais cerâmicos densos com base em KNN. Recentemente, os filmes de KNN receberam bastante atenção, pois é uma das alternativas mais promissoras para várias aplicações, como por exemplo, sensores, atuadores, sistemas de colheita de energia e sistemas microelectromecânicos (MEMS). Essa atenção deve-se às altas propriedades piezoelétricas nas suas contrapartidas cerâmicas. No entanto, duas questões principais ainda impedem a fabricação de filmes de KNN de alta qualidade: tensão exercida entre o filme de KNN e o substrato e a perda de óxidos alcalinos durante a sua preparação. Neste contexto, este trabalho tem como objectivo o estudo da influência de tensões existentes nos filmes de KNN nas propriedades elétricas. Para este fim, filmes de KNN com i) 20% de excesso de potássio e sódio e uma concentração molar de 0,4; ii) 20% de excesso de potássio e sódio e concentração molar de 0,2; iii) 5% de potássio com concentração molar de 0,4 e iv) 5% de potássio e concentração molar de 0,2 foram ...