Abstract Calcium cobaltite (CCO) thermoelectric ceramics in Ca3Co4O9 and Ca2.95Ba0.05Co4O9 compositions were produced by a simplified chemical route developed in this study. Undoped ceramics sintered at 1193 K for 12 h presented a bulk density equivalent to 77% of the theoretical density, one of the highest values ever found for conventionally sintered undoped calcium cobaltite. The presence of barium improved densification, reaching 80% of the theoretical density. Thermoelectric properties were discussed based on X-ray diffraction patterns, scanning electron micrographs, Seebeck coefficient, electrical and thermal conductivity. Electrical characterizations presented values of about 6200 and 7000 S/m at 873 K for undoped and doped ceramics, respectively. However, all ceramics presented almost the same range of activation energy values, indicating the possibility of non-effective substitution through this methodology. The maximum global PF (power factor) was 0.10 mW.m-1.K-2 for the densest undoped sample and an overall ZT (dimensionless figure of merit) of 0.07 for the undoped ceramic at 873 K.

É conhecido que os mecanismos de aquecimento e os pós precursores definem as características microestruturais das cerâmicas. Especialmente, o crescimento anormal de cerâmicas de alumina pura desenvolvidos durante o método de sinterização convencional sugere que esse material é um candidato potencial para ser tratado no processo de sinterização em microondas. Cerâmicas de alumina produzidas com pós comercial (A1K) e quimicamente sintetizado foram sinterizados em fornos convencional e por microondas. Dois métodos foram empregados para preparar quimicamente os pós nanométricos: método de Pechini e por emulsificação em ácido oleico. As cerâmicas sinterizadas em microondas foram caracterizadas por densidade aparente e por microscopia eletrônica de varredura, e comparados com as amostras sinterizadas em forno convencional. Aluminas sinterizadas em microondas apresentaram uma granulometria fina, não relacionada com os pós precursores. Essa característica foi obtida para um tempo de queima menor do que o obtido em fornos resistivos. Contudo, uma alta densificação foi observada apenas em cerâmicas A1K (3,95 g/cm³) sinterizadas durante uma hora em microondas.

It is well known that the heating mechanism and powder precursor define the microstructural characteristics of ceramics. Especially abnormal grain growth of pure alumina ceramics developed during conventional sintering method suggests that this material is a potential candidate to be treated in microwave sintering process. Alumina ceramics produced with commercial (A1K) and chemically synthesized powders were sintered in conventional and microwave furnaces. Two methods were employed to prepare the chemically synthesized nanosized powders: Pechini method and emulsification with oleic acid. The microwave sintered samples were characterized by apparent density and scanning electron microscopy and compared with the samples sintered in a conventional furnace. Alumina ceramics sintered in the microwave furnace had fine grained microstructure, not related with the starting powders. This characteristic was achieved in a sintering time shorter than those produced in the conventional furnace. However, satisfactory densification was observed only to A1K ceramics (3.95 g/cm³) sintered during one hour in microwave furnace.

Cerâmicas de titanato e zirconato de chumbo dopadas com neodímio foram sinterizadas em um forno de microondas de uso doméstico modificado. Neste tipo de aquecimento, a energia eletromagnética é transferida diretamente para o material, sendo convertida em calor pelo material cerâmico, reduzindo o tempo e energia durante o processamento. Desta forma, foram produzidos corpos cerâmicos com tempo de sinterização que variou até 30 min, a 1100 e 1200 ºC. As fases foram investigadas por meio de difratometria de raios X. Corpos cerâmicos com densidade de 95% da teórica foram obtidos com tempo de sinterização de 10 min em 1100 ºC, com uma taxa de aquecimento de 400 ºC/min. Para as cerâmicas com densidade superior a 90% da teórica foram medidos os valores de constante dielétrica e fator de perda.

Ferroelectric ceramics based on lead zirconate titanate doped with neodymium were sintered using a modified microwave oven. In this process the energy is transferred directly to the material through the interaction between molecules of the material with the electromagnetic field. The microwave sintering process has an advantage to reduce the time and save energy. This type of process involves energy conversion, opposing to heat transfer. Ceramic parts were produced by thermal treatments at 1100 ºC and 1200 ºC up to 30 min. The formed crystalline phases were investigated by X-ray diffraction. Ceramic parts with densities above 95% of the theoretical density were produced in 10 min by heating at 1100 ºC, with heating rate of 400 ºC/min. Values of dielectric constant and loss factor of ceramics with density above 90%T.D. were determined.

A conformação de materiais cerâmicos por eletroforese é conhecida por ser de baixo custo e necessitar de pouca infra-estrutura para fabricação de recobrimentos e laminados cerâmicos. O método é simples, mas o principal problema é a toxicidade associada aos solventes orgânicos usualmente utilizados como meio de dispersão. Este trabalho visa obter corpos cerâmicos de alumina através do processo de eletroforese, utilizando barbotinas aquosas. Para determinar a estabilidade das barbotinas, contendo diferentes tipos de defloculantes, medidas qualitativas de viscosidade através do método de Pitot e pH foram realizadas. Estes parâmetros foram acompanhados em suspensões contendo entre 0,5 e 4,0% em massa de defloculantes como poli-acrilato de amônio (DREW), ácido para-amino benzóico (PABA) e quitosana. O maior valor de densidade a verde (37,5% da teórica) e taxa de deposição (33,2 mg/min) foi obtido para corpos cerâmicos depositados a 6,0 V/mm dispersados com DREW.

Electrophoresis forming is an economical and reliable method for the fabrication of coatings and laminate ceramics. The process is simple, but a major problem is the toxicity and environmental problem associated with the organic solvents usually employed as vehicle media. This work aims to obtain bodies of Al2O3 by electrophoretic deposition using aqueous slips. The stability of the slips was studied, as a function of the different dispersants, by qualitative measures of viscosity by the Pitot and pH method. These processing parameters were accomplished in suspensions containing between 0.5 to 4.0wt.% of dispersants as the poli(ammonium acrylate) (DREW), para-aminobenzoic acid (PABA) and quitosan. The largest value of green density, 37.5% of the theoretical density and deposition rate, 33.2 mg/min, was obtained for bodies deposited in 6.0 V/cm with DREW.

Este trabalho apresenta um estudo de vidros de triborato de lítio (LBO) do sistema (1-x)|3B2O3.Li2O| (x)Nb2O5 yPr3+ zYb3+ wNd3+ com 0 £ x £ 20 mol% (y, z e w em mol%). Foram feitos estudos por espectroscopia Raman, absorção no infravermelho e análise térmica diferencial. Amostras de LBO dopadas com Pr3+ e com Pr3+/Yb3+ mostram um aumento nas temperaturas de transição vítrea e de cristalização e uma diminuição na temperatura de fusão associada ao aumento da concentração de praseodímio ma matriz de LBO. Foi observada uma diminuição na temperatura de transição vítrea nas amostras de LBO dopadas com Nd3+ e nas de (LBO+Nb2O5) dopadas com Pr3+/Yb3+.O aumento no teor de dopagem de terras raras leva a um aumento na diferença das temperaturas de transição vítrea e de cristalização. A análise de espectroscopia na região do infravermelho possibilitou identificar todos os modos associados à estrutura B-O. O octaedro NbO6 foi também identificado por espectroscopia de infravermelho nas amostras com x=5, 10, 15 e 20 mol% e y=0,05, z=1,1 mol%. Os resultados de espectroscopia Raman mostram a presença de anéis boroxol, e coordenação tetraédrica e triangular para o boro. Para as amostras contendo nióbio, os espectros Raman mostram o modo vibracional associado com a ligação Nb-O no octaedro de nióbio (NbO6).

This paper presents the study on lithium triborate glass (LBO) in the system (1-x)|3B2O3.Li2O| (x)Nb2O5 yPr3+ zYb3+ wNd3+ with 0 £ x £ 20 mol% (y, z and w in mol%). The samples were studied by Raman spectroscopy, infrared absorption and differential thermal analysis. Pr3+-doped LBO and Pr3+/Yb3+-doped LBO samples show an increase of the glass transition and crystallization temperatures and a decrease of the fusion temperature associated with the increase of the praseodymium concentration in the LBO matrix. For the Nd3+-doped LBO and Pr3+/Yb3+-doped (LBO+Nb2O5) samples, a decrease of the glass transition temperature of the samples was observed. The increase of the rare earth doping leads to an increase of the difference between the glass transition and the crystallization temperatures. From infrared analysis it was possible to identify all the modes associated to the B-O structure. The NbO6 octahedra was also identified by IR spectroscopy for samples with x=5, 10, 15 and 20 mol% and y=0.05, z=1.1 mol%. Raman spectroscopy shows the presence of boroxol rings, tetrahedral and triangular coordination for boron. For samples containing niobium, the Raman spectra show the vibrational mode associated with the Nb-O bond in the niobium octahedra (NbO6).