Autor(es):
Lima, Eduarda Manuela Carvalho Lopes Gomes Pereira de 
Data: 2007
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/2314
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Ciência dos materiais; Sensores electroquímicos; Condutividade iónica
Descrição
O presente trabalho é uma contribuição para a compreensão, em
termos de propriedades de transporte e características microestruturais, do
papel do magnésio como catião substituinte na sub-rede do gálio na família de
materiais La0.95Sr0.05Ga1-yMgyO3-δ com x=0 a 0,15, e da substituição parcial do
gálio por alumínio nos materiais da família La0.95Sr0.05(Ga0,90-xAlx)Mg0,10O3-δ com
x=0 a 0,30.
Neste trabalho foram adoptadas duas soluções distintas de
processamento do La0,95Sr0,05Ga0,90Mg0,10O3-δ: o método clássico de reacção
no estado sólido e a activação mecânica. Este último processo utiliza energia
mecânica obtida através da moagem dos precursores durante longos períodos
de tempo, permitindo obter materiais mais homogéneos e estáveis, com
tamanho médio de grão inferior. Assim, foi possível reforçar o papel
desempenhado pelo processamento em termos de desenvolvimento
microestrutural e de comportamento eléctrico.
Foram preparados com sucesso materiais com uma microestrutura
heterogénea de tipo núcleo-concha baseados no La0,95Sr0,05Ga0,90Mg0,10O3-δ,
através da impregnação com Fe. A análise microestrutural por MEV e EDE
destes materiais revelou uma localização do Fe, essencialmente, ao longo das
fronteiras de grão, enquanto que a composição do interior do grão se mantém
praticamente inalterada. Os espectros de impedância obtidos a baixa
temperatura revelaram um aumento significativo da condutividade total das
amostras impregnadas com Fe, sendo este efeito mais acentuado na
contribuição da fronteira de grão. Este comportamento pode ser explicado pela
formação de um percurso paralelo de condutividade electrónica ao longo das
fronteiras de grão. Assim, os resultados obtidos por análise microestrutural e
por espectroscopia de impedância sugerem que este tipo de microestrutura
inclui grãos com uma condução iónica dominante e regiões de fronteira de
grão caracterizadas por uma condutividade mista iónica e electrónica. O
envelhecimento das amostras impregnadas a temperatura elevada, depois da
remoção da fonte de Fe, revelou um desvio lento mas constante, aproximandose
do comportamento original do LSGM, devido à diluição do Fe por toda a
amostra.
ABSTRACT: The present work is a contribution for the understanding of the effect of
Mg content on the gallium sublattice of the perovskite La0.95Sr0.05Ga1-yMgyO3-δ
with x=0-0.15 and the effect of partial substitution of Ga by Al in the perovskite
solutions La0.95Sr0.05(Ga0,90-xAlx)Mg0,10O3-δ with x=0-0.30 with respect to the
transport properties and microstructural features.
In this work two alternative synthesis methods of the solid solution
La0,95Sr0,05Ga0,90Mg0,10O3-δ were adopted: the classic solid state reaction
method and mechanical activation. The later process uses mechanical energy
obtained through the precursors milling during long periods of time, leading to
more homogeneous and stable materials, with lower average grain size. Thus,
was possible to stress the role of processing method in the microstructural
features and electrical transport properties.
Heterogeneous ceramics based on La0.95Sr0.05Ga0.90Mg0.10O3-δ were
obtained with a core-shell microstructure after impregnation with Fe. Scanning
electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS)
analyses showed that iron was mainly located along the grain boundaries while
the grain bulk composition remained almost unchanged. Impedance spectra
obtained at low temperature provided additional information on the reported
effects. A significant increase in total conductivity was observed for the Fedoped
samples, the effect being greater for the grain boundary contribution.
The formation of a parallel pathway for electronic conduction along the grain
boundaries explains these effects. Thus, microstructural analysis and
impedance spectroscopy results suggest a fairly simple model consisting of an
ionic conductor grain bulk surrounded by mixed ionic-electronic conducting
grain boundaries. Ageing of these samples at high temperature, after removal
of the Fe source, showed a slow but steady shift to the original LSGM
behaviour, due to dilution of the Fe throughout the samples. Doutoramento em Ciência e Engenharia de Materiais
