Influência do uso da casca do ovo beneficiada como aditivo em varistores à base de ZnO

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Silva, Jussiê Ubaldo da
• Orientador(a): Torquato, Ramon Alves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Resíduos; Varistor de ZnO; Reação por combustão; Casca do ovo de galinha; Sinterização em duas etapas; Waste; ZnO varistor; Combustion reaction; Chicken egg shell; Two-step sintering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30055

Os varistores são dispositivos semicondutores que apresentam características não lineares, atuando como dispositivos de proteção contra transientes de tensão. Existem vários tipos de varistores, porém destacam-se os de ZnO, devido a sua melhor capacidade de absorção de energia, melhores coeficientes de não linearidade e baixa tensão residual. Diversas pesquisas na área de desenvolvimento de materiais têm sido realizadas tendo como base o uso de resíduos e isso traz impactos positivos do ponto de vista econômico e ambiental. No entanto, o uso de resíduos na fabricação de varistores não tem sido reportado, daí nota-se a importância de explorar o estudo de resíduos como aditivo na composição dos varistores de ZnO. Diante disso, o objetivo deste trabalho e diminuir a quantidade de aditivos na composição das amostras, estudar o uso da casca de ovo beneficiada de galinha de granja (COGB), os efeitos de diferentes condições de sinterização, assim como o efeito da variação de concentração do COGB nas propriedades elétricas e da microestrutura do varistor de ZnO. Foi utilizado o método de síntese de reação por combustão, método que se destaca por ser simples e tendo como resultado pós finos e homogêneos. Foram desenvolvidas amostras para o estudo das condições de sinterização, suas composições e também a variação de concentração do COGB. Os óxidos usados para compor as amostras estudadas foram ZnO, Bi2O3, CoO, CaO comercial e CaO de origem da casca do ovo de galinha de granja. O método de sinterização utilizado foi em duas etapas, com temperaturas de patamar T2=825 °C e T1= 900 °C, 950 °C, 1000 °C, 1050 °C e 1100 °C. As concentrações estudadas foram 0,00; 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 2,50 em % molar de COGB. As amostras sinterizadas foram submetidas a ensaios elétricos para levantamento da curva da densidade de corrente x campo elétrico em que foram determinados o coeficiente nãolinear, a corrente de fuga e o campo de ruptura das amostras, variação da constante dielétrica, tangente de perda dielétrica e os valores de impedância. Também foram realizados estudos da microestrutura através das análises de Difração de Raio - X - DRX, Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV, Espectroscopia por Energia Dispersiva - EDS, Analise Termogravimétrica- TGA, Calorimetria Exploratória Diferencial - DSC e analise granulométricas resultados evidenciam que com o uso de 1,0 % mol de COGB, as amostras sinterizadas com patamar T1 = 1000 °C, houve aumento no coeficiente não linear de 6,8 para 15 e uma redução na corrente de fuga de 0,24 mA para 0,054 mA. Ainda foi observado um aumento no tamanho médio do grão de 8,28 μm para 9,6 μm, tendo como consequência a diminuição no campo de ruptura de 3600 V/cm para 2900 V/cm. Relativo ao estudo das condições de sinterização, as temperaturas T1=950 °C e T1= 1100 °C obtiveram melhores resultados elétricos e morfológicos, alcançando coeficiente não linear equivalente a 60 e 68 respectivamente. Diante disso, percebe-se que a casca de ovo beneficiada tem efeito positivo na melhoria das propriedades elétricas e as condições de sinterização também contribui para a melhoria desses parâmetros.