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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35169
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação das características estruturais, morfológicas, magnéticas, termoresistivas e termoelétricas do microcompósito (NixZn1-xO)1-y (Ni50Mn37Sn10Cu3)y |
Autor(es): | Lima, Wictor Magnus Patrício Araújo de |
Primeiro Orientador: | Torquato, Ramon Alves |
Primeiro Coorientador: | Oliveira, Danniel Ferreira de |
Resumo: | Neste presente trabalho foi avaliado a influência adição da liga Ni50Mn37Sn10Cu3 em proporções variadas (y = 0, 2,5, 5, 10, 20 e 40) em uma matriz cerâmica NixZn1-xO (x = 0,05 e 0,1), na formação de um microcompósito. O óxido de zinco (ZnO) desperta um interesse considerável devido à sua notável versatilidade, que é derivada de suas propriedades físicas e químicas singulares. A dopagem de ZnO com metais de transição ou a sua incorporação em compósitos são estratégias amplamente empregadas para aprimorar suas propriedades. Contudo, é observada uma lacuna significativa na literatura acadêmica em relação aos estudos envolvendo a formação de compósitos com a liga Heusler, representando uma área de pesquisa subexplorada. O objetivo deste estudo é avaliar o impacto da inclusão da liga Ni50Mn37Sn10Cu3 em proporções variadas (y = 0, 2,5, 5, 10, 20 e 40) em uma matriz cerâmica NixZn1-xO (x = 0,05 e 0,1), visando à formação de um microcompósito. As propriedades estruturais, morfológicas, magnéticas, termoresistivas e termoelétricas foram investigadas. Os sistemas NixZn1-xO foram sintetizados através do método de reação de combustão. Os microcompósitos (NixZn1-xO)1-y ─ (Ni50Mn37Sn10Cu3)y foram preparados com sucesso, empregando uma prensagem uniaxial de 191.1 MPa para a confecção das pastilhas, seguida de sinterização a 950ºC. Todas as amostras do microcompósito de classe Ni05 e Ni10 exibiram uma boa relação linear entre o logaritmo da resistividade elétrica (Inρ) e o recíproco da temperatura absoluta (1000/T) a 300K-360K. Os valores das constantes A, B e C são características de comportamento NTC, e suas curvas aproximam-se da experimental. A resistividade ρ305, e os coeficientes β, α e SF obtidas dos termistores são aproximadamente 0,12 MΩcm a 8,9 MΩcm, 5026 K a 9780 K, 0,017 K-1 a 0,024 K-1 e 1,03 a 1,47. Disto, é observado menores valores de β, um conjuto de maiores valores de α, e baixa energias de ativação são obtidos para a classe Ni10, onde melhores propriedades de termoresitividades são observadas. As propriedades magnéticas das amostras aumentaram conforme aumenta-se o teor de adição da liga, sendo as faixas de 51,7 a 75 para Hc, 0,018 a 1,43 para Ms, 2∙10-4 a 0,15 para Mr. Os valores da banda de gap permaneceram na faixa de materiais semiconduroes com valores de 2,23 a 2,77 eV. As características magnéticas, termoelétricas e termoresistivas podem ser ajustadas para o valor desejado alterando o conteúdo de Ni50Mn37Sn10Cu3 na matriz NixZn1-xO. Os resultados demonstram potencial do sistema estudado para materiais com desempenho NTC, com propriedades magnéticas e termoelétricas. |
Abstract: | In this present study, the influence of adding the Ni50Mn37Sn10Cu3 alloy in varied proportions (y = 0, 2.5, 5, 10, 20, and 40) to a NixZn1-xO ceramic matrix (x = 0.05 and 0.1) was evaluated for the formation of a microcomposite. Zinc oxide (ZnO) arouses considerable interest due to its remarkable versatility, stemming from its unique physical and chemical properties. Doping ZnO with transition metals or incorporating it into composites are widely employed strategies to enhance its properties. However, a significant gap in academic literature is observed regarding studies involving the formation of composites with the Heusler alloy, representing an underexplored research area. The objective of this study is to evaluate the impact of including the Ni50Mn37Sn10Cu3 alloy in varied proportions (y = 0, 2.5, 5, 10, 20, and 40) in a NixZn1-xO ceramic matrix (x = 0.05 and 0.1), aiming at the formation of a microcomposite. Structural, morphological, magnetic, thermoresistive, and thermoelectric properties were investigated. The NixZn1-xO systems were synthesized through the combustion reaction method. The microcomposites (NixZn1-xO)1-y ─ (Ni50Mn37Sn10Cu3)y were successfully prepared using a uniaxial pressing of 191.1 MPa for pellet fabrication, followed by sintering at 950°C. All samples of the Ni05 and Ni10 microcomposite classes exhibited a good linear relationship between the logarithm of electrical resistivity (lnρ) and the reciprocal of the absolute temperature (1000/T) at 300K-360K. The values of the constants A, B, and C are characteristic of NTC behavior, and their curves approximate the experimental data. The resistivity ρ305, and the coefficients β, α, and NF obtained from the thermistors are approximately 0.12 MΩcm to 8.9 MΩcm, 5026 K to 9780 K, 0.017 K-1 to 0.024 K-1, and 1.03 to 1.47, respectively. Furthermore, it is observed that lower values of β and a set of higher values of α, and low activation energies are obtained for the Ni10 class, where better thermoresistive properties are observed. The magnetic properties of the samples increased as the alloy addition content increased, ranging from 51.7 to 75 for Hc, 0.018 to 1.43 for Ms, and 2∙10-4 to 0.15 for Mr. The band gap values remained in the range of semiconductor materials with values from 2.23 to 2.77 eV. The magnetic, thermoelectric, and thermoresistive characteristics can be adjusted to the desired value by altering the content of Ni50Mn37Sn10Cu3 in the NixZn1-xO matrix. The results demonstrate the potential of the studied system for NTC performance materials, with magnetic and thermoelectric properties. |
Palavras-chave: | Microcompósitos - Termoeletricidade Microcompósitos - Termoresistividade ZnO e ligas Heusler Coeficiente de Seebeck Thermistor Seebeck coefficient Thermoresistivity Thermoelectricity ZnO and Heusler alloys |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia de Materiais |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35169 |
Data do documento: | 27-Fev-2024 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
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