Pesquisadores da UFSCar produzem novo material vitrocerâmico

Formada por nanoestruturas de titanato de cálcio, composto inorgânico que integra a classe das perovskitas, vitrocerâmica tem potencial para aplicação em dispositivos eletroeletrônicos, como antenas 5G

Agência FAPESP – Pesquisadores vinculados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) produziram um novo material vitrocerâmico formado por uma matriz vítrea e nanoestruturas de titanato de cálcio (CaTiO3) – composto inorgânico que integra a classe das perovskitas.

Publicado na revista Materials Research, o trabalho tem como primeiro autor Wagner da Silveira, professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) e integrante do CDMF – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

De acordo com Silveira, o objetivo inicial do projeto era produzir um material com nanoestrutura de titanato dentro de uma matriz vítrea e, neste primeiro estudo, optou-se pelo desenvolvimento de uma vitrocerâmica com titanato de cálcio disperso em sua microestrutura.

“Neste artigo, além dessa produção inédita, também verificamos que a dureza do material e suas propriedades elétricas e mecânicas podem ser modificadas por meio do tratamento térmico. Verificamos como ocorre a evolução de sua microestrutura, o que permite que ela seja utilizada em dispositivos eletroeletrônicos. Há ainda a possibilidade de aplicação como biomaterial”, explica o pesquisador.

Para obter o novo material, os precursores (carbonatos e óxidos em pó) foram misturados e depois fundidos em um forno de fusão, técnica que possibilita a produção de vitrocerâmicas para a área de microeletrônica em formato mais complexo, em série e com alto grau de detalhamento. Em seguida a mistura foi vertida para a obtenção de um vidro translúcido (amorfo), que foi estudado com a utilização de técnicas de análises térmicas. Por fim, foram realizados diversos tratamentos térmicos (diferentes tempos) para a cristalização da fase de interesse na matriz amorfa, resultando na vitrocerâmica.

Silveira explica que, para cada tempo de tratamento térmico, foi possível observar a evolução da fase cristalizada e como isso afeta as propriedades mecânicas e elétricas, além da evolução da microestrutura.

Para compreender como o tratamento térmico afeta as propriedades da vitrocerâmica foram realizadas caracterizações por meio de técnicas como difratometria de raios X (DRX), análise térmica diferencial (DTA), espectrometria de fluorescência de raios X (FRX), espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), micro-Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e óptica.

De acordo com Silveira, os próximos passos serão estudar as propriedades elétricas e como elas são influenciadas pela microestrutura, uma vez que o material se mostrou promissor para a fabricação de componentes de antenas 5G. Além disso, os pesquisadores se debruçarão sobre o estudo das potencialidades de uso da vitrocerâmica como biomaterial.

O artigo Crystallization Kinetics and Structure Refinement of CaTiO3 Glass-Ceramics Produced by Melt-Quenching Technique pode ser acessado em: cdmf.org.br/wp-content/uploads/2022/01/Crystallization-Kinetics-and-Structure-Refinement-of-CaTiO3-Glass-Ceramics-Produced-by-Melt-Quenching-Technique.pdf.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do CDMF.