Síntese,cristalização e caracterização de vidros do sistema TiO2-BaO-B2O3

• Main Author: Carlos Alberto Carneiro Feitosa
• Other Authors: Valmor Roberto Mastelaro
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2004
• Subjects: Caracterização; Devitrificação; Fase Beta-BaB2O4; Sistema vítreo BaO-B2O3-TiO2; BaB2O4 barium borate phase; BaO-B2O3-TiO2 glassy system; Characterization; Devitrification
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-11112013-165012/

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo sistemático da obtenção da fase beta-BaB204 (beta-BBO) a partir de uma fase vítrea do sistema BaO-B2O3-TiO2. Foram estudadas amostras contendo entre 4 e 16% de TiO2. A avaliação das propriedades térmicas, estruturais e microestruturais das amostras foi realizada empregando as técnicas de Analise Térmica Diferencial (DTA), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman, Absorção e Transmissão óptica no Infravermelho, Espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). O coeficiente de Geração de Segundo Harmônico (GSH) foi obtido através das medidas do loci de casamento de fase e da Franja de Maker. O estudo do processo de cristalização revelou que em todas as amostras prevaleceu o mecanismo de cristalização superficial. Nas amostras contendo 4 e 8% de TiO2 foi observada a cristalização da fase beta-BBO enquanto que nas amostras contendo 15 e 16% de TiO2, foi observado que o processo de cristalização se inicia pela fase BaTi(BO3)2 e que somente após longos tempos de tratamento, a fase beta-BBO se toma a fase predominante. A identificação da fase BaTi(BO3) somente foi possível com a utilização da técnica de Espectroscopia Raman. O estudo da estrutura local através das técnicas de XAS e RMN mostrou que a estrutura local ao redor dos átomos de titânio, bário e boro nas amostras cristalizadas é pouco afetada quando a quantidade de TiO2 passa de 4 para 16%. A análise dos resultados da medida de geração de segundo harmônico mostrou que nas amostras contendo uma camada da superfície cristalizada, o valor do coeficiente de geração de segundo harmônico (deff) é equivalente ao do quartzo monocristalino e na amostra contendo 16% de TiO2, corresponde a 70% do valor observado na fase beta-BBO em sua forma monocristalina === This work consists of a systematic study of the beta-BaB2O4 (beta-BBO) crystalline phase obtained from the BaO-B2O3-TiO2 glass system containing amounts of titanium varying from 4 to 16 mol%. The thermal, structural and microstructural properties of the samples were evaluated by the following techniques: Differential Thermal Analysis (DTA), X-Ray Diffraction (XRD), Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman Spectroscopy, Infrared Optical Absorption Spectroscopy, X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The Second Harmonic Generation (SHG) coefficient (def) was obtained from the phase matching Loci and Maker fringe curves. A study of the crystallization process revealed that the surface crystallization mechanism predominated in each of the samples. Only the beta-BBO phase was observed in the samples containing 4 and 8 mol% of TiO2. However, in the samples containing 15 and 16 mol% of TiO2, crystallization of the BaTi(BO3)2 occurred first and was followed by crystallization of the P-BBO phase, which subsequently became the main phase as the period of heat treatment increased. The identification of the BaTi(BO3)2 phase in the early stage of the crystallization process was only possible by using the Raman spectroscopy technique. Based on the results obtained from the XAS and NMR techniques, it was found that the increasing the titanium concentration does not affect significantly the short-range order around Ti, Ba and B atoms. An analysis of the SHG data obtained from the crystallized surface of the glassy samples indicated that the SHG coefficient, def, was comparable to that of the z-quartz monocrystalline sample and, in the sample containing 16 mol% of TiO2, it corresponded to 70% of the value observed for the monocrystalline beta-BBO sample