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Ciência & Tecnologia dos Materiais

versão impressa ISSN 0870-8312

C.Tecn. Mat. v.21 n.1-2 Lisboa jun. 2009

 

Dia Mundial dos Materiais 2008

Prémio Ordem dos Engenheiros

 

Vidros Cerâmicos Nanocristalinos Transparentes

 

Rodrigo Santos, João Bastos, Luís F. Santos*, Rui M. Almeida

 

Departamento de Engenharia de Materiais/ICEMS, Instituto Superior Técnico/TULisbon,

Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

* luis.santos@ist.utl.pt

 

 

RESUMO:

Os vidros cerâmicos que contêm no seu interior nanocristais com propriedades ópticas não lineares, nomeadamente a geração de segundos harmónicos (SHG), têm um enorme potencial de aplicação na área da fotónica, podendo integrar sistemas ópticos e optoelectrónicos. Com este trabalho, pretendeu-se preparar e caracterizar amostras vítreas no sistema GeO2∙SiO2∙Nb2O5∙K2O e produzir vidros cerâmicos transparentes nanocristalinos a partir daquelas, privilegiando a cristalização em volume.

Prepararam-se amostras vítreas no sistema estudado, tendo-se verificado um aumento da densidade e uma diminuição da temperatura de transição vítrea com o aumento do teor em GeO2. Tratamentos térmicos efectuados às amostras preparadas permitiram identificar as fases cristalinas K3.8Nb5Ge3O20.4 e K3Nb3Si2O13 como sendo as fases correspondentes aos primeiros picos de cristalização obtidos por DTA. Um germanosilicato com 50 mol% de formador de vidro revelou capacidade para promover cristalização em volume. De facto, obteve-se um vidro cerâmico transparente com tamanho de cristais de ~20-25 nm.

Palavras chave: Vidros Cerâmicos Transparentes, Germanosilicatos de Nióbio, Cristalização em Volume.

 

 

ABSTRACT:

Glass ceramics containing nanocrystalline phases that present non-linear optical properties, namely second harmonic generation (SHG), have potential application in photonics, namely in all-optical and electro-optical systems. The goal of this work was the preparation and characterization of glass samples in the system GeO2∙SiO2∙Nb2O5∙K2O, as well as the production of transparent, nanocrystalline glass ceramics. The glass samples were prepared and characterized by density, DTA and Raman spectroscopy measurements. An increase in density and a decrease in Tg and Tx-Tg were observed with increasing amount of GeO2. Heat treatments were performed and the crystalline phases K3.8Nb5Ge3O20.4 and K3Nb3Si2O13 were identified and related with the first exothermic peak of the DTA analysis. A germanosilicate composition with 50 mol% of glass former showed good ability to undergo bulk crystallization. In fact, a transparent glass ceramic containing crystal sizes of ~20-25 nm, was obtained.

Keywords: Transparent Glass Ceramics, Niobium Germanosilicate glasses, Bulk Crystallization.

 

 

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REFERÊNCIAS

 

[1] Fanelli, E., PhD, 2004, Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione, Università degli Studi di Napoli Federico II: Napoli

[2] Varshneya, A.K., Fundamentals of Inorganic Glasses. 1994, New York: Academic Press, Inc.        [ Links ]

[3] Strnad, Z., Glass-Ceramic Materials. Vol. 8. 1986, Amsterdam: Elsevier Science Publisher.

[4] Goncalves, A.C., L.F. Santos, and R.M. Almeida, Comptes Rendus Chimie, 2002. 5(12): p. 845-854.

[5] Tilley, R., Colour and the Optical Properties of Materials. 2000, Chichester: John Wiley & Sons, Ltd.

[6] Vogel, E.M., M.J. Weber, and D.M. Krol, Physics and Chemistry of Glasses, 1991. 32(6): p. 231-254.

[7] Pernice, P., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2000. 275(3): p. 216-224.

[8] Sigaev, V.N., et al., Glass Physics and Chemistry, 2001. 27(6): p. 497-503.

[9] Sigaev, V.N., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2002. 306(3): p. 238-248.

[10] Tanaka, H., et al., Optical Materials, 2003. 22(1): p. 71-79.

[11] Narita, K., et al., Journal of the American Ceramic Society, 2004. 87(1): p. 113-118.

[12] Enomoto, I., et al., Journal of Solid State Chemistry, 2006. 179(6): p. 1821-1829.

[13] Golubev, N.V., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2008. 354(17): p. 1909-1914.

[14] Sigaev, V.N., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2008. 354(10-11): p. 873-881.

[15] Schneider, L. and W. Peukert, Part. Part. Syst. Charact., 2006. 23: p. 351-359.

[16] Beall, G.H. and L.R. Pinckney, Journal of the American Ceramic Society, 1999. 82(1): p. 5-16.

[17] Andreev, N.S., Journal of Non-Crystalline Solids, 1978. 30(2): p. 99-126.

[18] Hopper, R.W., Journal of Non-Crystalline Solids, 1985. 70(1): p. 111-142.

[19] Vernacotola, D.E. and J.E. Shelby, Physics and Chemistry of Glasses, 1994. 35(4): p. 153-159.

[20] Mizuno, S., et al., Journal of the Ceramic Society of Japan, 2006. 114(1327): p. 293-295.

[21] Pernice, P., et al., Journal of the American Ceramic Society, 1999. 82(12): p. 3447-3452.

[22] Aronne, A., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2004. 337(2): p. 121-129.

[23] Benino, Y., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2004. 345&346: p. 422–427.

[24] Sigaev, V.N., et al., Ferroelectrics, 1999. 233(3-4): p. 165-185.

[25] Santos, L.F., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2007. 353(18-21): p. 1875-1881.

[26] Fukushima, T., et al., Journal of Solid State Chemistry, 2006. 179: p. 3949–3957.

[27] Narita, K., et al., Optical Materials, 2004. 25(4): p. 393-400.

[28] http://www.ccp14.ac.uk/ccp/ccp14/ftp-mirror/powdcell/Powder_Cell/structure_files/39728.TXT.  2008  [cited 2008 July].

[29] Dilanian, R.A. and F. Izumi, VENUS. 2002.

[30] Sigaev, V.N., et al., Glass and Ceramics, 2003. 60(9-10): p. 305-308.

[31] Aronne, A., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2005. 351(46-48): p. 3610-3618.

[32] Lee, C.K., et al., Physica B, 1997. 239(3-4): p. 316-321.

[33] Magrez, A., et al., Journal of Physical Chemistry B, 2006. 110(1): p. 58-61.

[34] Kolobkova, E.V., Sov. J. Glass Phys. Chem, 1988. 13(3): p. 176-181.

[35] Henderson, G.S. and R.T. Amos, Journal of Non-Crystalline Solids, 2003. 328(1-3): p. 1-19.

[36] Lipovskii, A.A., et al., Optical Materials, 2003. 21(4): p. 749-757.

[37] Mckeown, D.A. and C.I. Merzbacher, Journal of Non-Crystalline Solids, 1995. 183(1-2): p. 61-72.

[38] Verweij, H., Journal of Non-Crystalline Solids, 1979. 33(1): p. 55-69.

[39] Di Martino, D., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 2001. 293: p. 394-401.

[40] http://www.gamgi.org/.  2008  [cited 2008].

[41] Xu, X.J.J., C.S. Ray, and D.E. Day, Journal of the American Ceramic Society, 1991. 74(5): p. 909-914.

[42] Ray, C.S. and D.E. Day, Thermochimica Acta, 1996. 280: p. 163-174.

[43] Ray, C.S., et al., Journal of the American Ceramic Society, 1996. 79(12): p. 3155-60.

[44] Araujo, E.B., J.A. Eiras, and A.C. Hernandes, Journal of Materials Science Letters, 1999. 18(10): p. 793-795.

[45] Lee, S.W., et al., Journal of Non-Crystalline Solids, 1999. 248(2-3): p. 127-136.

[46] Loiseau, P., et al., Journal of Materials Science, 2003. 38(4): p. 853-864.

[47] Rezvani, M., B.E. Yekta, and V.K. Marghussian, Journal of the European Ceramic Society, 2005. 25(9): p. 1525-1530.

[48] Davis, M.J. and I. Mitra, Journal of the American Ceramic Society, 2003. 86(9): p. 1540-46.