Pesquisadores do CDMF publicam artigo sobre obtenção de fibras de niobato de sódio

Material pode ser utilizado em dispositivos coletores e armazenadores de energia, entre outros

Em cooperação com outras instituições, pesquisadores do CDMF publicaram no periódico Journal of Materials Chemistry C o artigo “On the coexistence of ferroelectric and antiferroelectric polymorphs in NaNbO3 fibers at room temperature”. O trabalho aborda a obtenção de fibras de niobato de sódio (NaNbO3) a partir do metaniobato de sódio (Na2Nb2O6.H2O).

Durante a síntese do material, ocorre a formação de dodecaedros de NbO7 e octaedros de NbO6 que se ligam pelos vértices, formando os íons Nb6O198-, responsáveis por produzir diferentes estruturas e composições de niobatos. Os íons Nb6O198- incorporam os íons Na+ presentes no meio reacional, dando origem às fibras de Na2Nb2O6.H2O. Submetendo a fase metaestável a um tratamento térmico convencional, ocorreu a liberação de moléculas de água, juntamente com um arranjo estrutural resultando nas fibras de NaNbO3 com estrutura cristalina ortorrômbica e propriedade piezoelétrica. Estrutura ortorrômbica é uma das sete estruturas em que um cristal pode se organizar, ela se caracteriza pela presença de três eixos de comprimento desigual que formam ângulos retos entre si. Piezoeletricidade é a capacidade de alguns cristais de gerar energia elétrica a partir de pressão mecânica.

Após sua obtenção, o material foi analisado na forma de pó. Suas caracterizações foram feitas por meio de técnicas de difração de raios X com refinamento de Rietveld, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica da varredura de alta resolução e microscopia de força piezoelétrica. A conclusão foi que é possível obter partículas de Na2Nb2O6.H2O na forma de fibras através da síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas em 40 minutos, à temperatura de 160 °C em meio de PVA (acetato de polivinila). Também se observou que as fibras de NaNbO3 têm uma mistura de fases ortorrômbicas ferroelétricas e antiferroelétricas. A ferroeletricidade é uma propriedade que alguns materiais piezoelétricos possuem de reverter a polarização elétrica através da aplicação de um campo elétrico externo.

A pesquisa com o material segue em andamento. A equipe agora investiga a relação entre diferentes temperaturas de tratamento térmico, estrutura, propriedades e diferentes aplicações e explora também as características apresentadas por compósitos flexíveis formados pelas fibras de NaNbO3 e polímeros como o PVDF (fluoreto de polivinilideno), além de suas possíveis aplicações em dispositivos coletores de energia.

Conforme explicou o pesquisador Miguel San-Miguel, pesquisador associado ao CDMF e um dos autores do artigo, este é um exemplo em que as simulações atomísticas baseadas na teoria do funcional da densidade permitiram trazer informações relevantes das propriedades elétricas de um material multifuncional.

Além dele, assinam o artigo Guilhermina Ferreira Teixeira, Heitor Secco Seleghini, Wagner Benício Bastos (pesquisador associado ao CDMF), Natalia Jacomaci, Bojan Stojadinović, Zorana Dohčević–Mitrović, Flavio Colmati, Elson Longo (diretor do CDMF) e Maria Aparecida Zaghete.

CDMF

Com sede  na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).

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