Caracterización por Espectroscopía de Impedancia de Cerámicos Piezoeléctricos (Bi0,5Na0,5)TiO3-BaTiO3 libres de plomo

Abstract

Los materiales electrocerámicos han revolucionado la industria moderna y constituyen un complemento fundamental para todas las industrias [1]. Estos materiales pueden ser usados como elementos pasivos o activos, y dependiendo de cada función, su desarrollo requiere comprender a nivel atómico la relación entre la estructura y microestructura con las propiedades. Una técnica fundamental para dicho fin es la espectroscopía de impedancia (EI), que permite determinar los valores de impedancia del material en un amplio rango de frecuencias. Mediante esta técnica es posible observar los movimientos de las cargas retenidas y correlacionarlos con diferentes fenómenos (relajaciones dipolares, electrónicas, de carga espacial) [2-3].En este trabajo, se empleó la técnica de EI para determinar los valores de permitividad real e imaginaria de un cerámico (1-x)(Bi0,5Na0,5)TiO3-xBaTiO3 libre de plomo (BNT-6BT, x=0,06), en un amplio rango de frecuencias (1 a 100 KHz) y temperaturas (25 a 500°C). El material cerámico fue obtenido por reacción en estado sólido, conformado, en forma de pastillas (espesor 1mm y ϕ 8 mm), y, finalmente, sinterizado a 1150°C. Se pintaron electrodos sobre las caras plano-paralelas de cada pastilla, con una pintura de platapaladio, para realizar las mediciones dieléctricas. Se utilizó un analizador de impedancia Hewlett-Packard, HP4284A y un horno indef con un controlador novus.En la Figura 1 se observan las curvas de permitividad real y las pérdidas dieléctricas en función de la temperatura para la muestra bajo estudio. Se aprecia que el material exhibe altos valores de permitividad real en el rango de temperatura analizado (Figura 1a), observándose una temperatura de transición ferroeléctrico-relaxor (TF-R) a 140°C, con la característica dispersión con la frecuencia. También se observó una temperatura máxima (TMAX) a 300°C, correspondiente a la transición al estado paraeléctrico. Además, en la Figura 1b se puede ver que la pérdida dieléctrica en la muestra es baja y aumenta cuando alcanza la TMAX. Los valores reales de permitividad y pérdidas dieléctricas a 25°C fueron 1831 y 0,0525, respectivamente.