Varistores de Zn0 Obtidos por Reação de Combustão

Este trabalho propõe a obtenção de varistores de ZnO utilizando pós sintetizados pela Reação de Combustão, que destaca-se como um método simples e alternativo por permitir a obtenção de pós cristalinos e reativos com elevada pureza e homogeneidade química.

O trabalho foi feito em várias etapas. Inicialmente foi estudada a síntese do ZnO pela Reação de Combustão e realizado um estudo termodinâmico para auxiliar o entendimento da evolução dessa reação que permitiu a sua otimização de modo que a reação ocorresse de forma espontânea e auto sustentável. Paralelamente a este estudo termodinâmico, várias reações experimentais foram realizadas e pós de ZnO puros e cristalinos foram obtidos com partículas finas (<300nm), elevada área específica superficial (20m2/g) e morfologia hexagonal.

Utilizando-se os parâmetros de síntese preestabelecidos para a obtenção do ZnO, os outros aditivos foram introduzidos ao nitrato de zinco e uréia, separadamente formando cinco sistemas diferentes em ordem crescente, com o intuito de verificar o efeito de cada aditivo sobre a reação. Os pós obtidos foram caracterizados procurando analisar as fases formadas, composição química, tamanho e morfologia das partículas. Foi possível observar que os aditivos de um modo geral, tendem a diminuir o diâmetro das partículas e aumentar a área específica superficial.

Posteriormente foi realizada uma análise para otimizar os parâmetros de sinterização, utilizando a dilatometria e uma avaliação experimental para estabelecer os parâmetros da queima (temperatura, taxa de resfriamento, e patamar) em relação as características elétricas dos varistores. O estudo de dilatometria permitiu avaliar a influência das características iniciais dos pós e das composições com as temperaturas de início das reações. A avaliação experimental possibilitou definir as condições ideais de queima, ou seja, calcinação a 1050C, durante 1,5h a uma baixa taxa de resfriamento de 2C/min.

A última parte deste trabalho consistiu na conformação e sinterização dos pós, procurando estudar a densificação, caracterização microestrutural e elétrica das amostras. Observando-se as microestruturas das amostras, foi verificado que a adição de novos componentes ao ZnO, tende a favorecer a diminuição do tamanho dos grãos e no aumento da densidade.

Comparando-se as microestruturas deste mesmo sistema obtido pelo método de Mistura de Óxidos com a microestrutura observada pela Reação de Combustão, foi observado que a Reação de Combustão favorece a obtenção de amostras varistoras, apresentando as fases distribuídas de forma mais homogênea e com menor tamanho de grão.

A homogeneidade química e pequeno tamanho dos grãos possibilitaram a obtenção de varistores com características não ôhmicas excelentes (baixa corrente de fuga (0,086 mA), alto valor de (40) e de tensão de ruptura (6600V/cm) acima dos valores obtidos quando se usam métodos de mistura de óxidos.