Lisete Maria Luiz Furtado, Doutorado (1995) 

Preparação, caracterização e propriedades do sistema vítreo : Nb₂O₅-SiO₂-B₂O₃-M₂O (M=Na⁺, K⁺)

Resumo

Sistemas vítreos contendo metais de transição com altas valências e orbitais d vazios têm sido objeto de estudo, dada à sua potencialidade de utilização em dispositivos ópticos.

Nosso estudo convergiu para o desenvolvimento de metodologias para a preparação de vidros à base de Nb₂O₅-SiO₂-B₂O₃-M₂O (M = Na⁺, K⁺), bem como a caracterização e correlação entre propriedades e estrutura.

As diversas composições de base cuja razão molar Si0₂/B₂0₃ da ordem de 4,9 e Nb₂0₅/M₂0 (M = Na⁺, K⁺) variando na faixa de (3,4-97,4)x10^-2, submetidas a procedimentos térmicos diferenciados deram origem a 74 amostras.

Os procedimentos térmicos executados diferenciaram-se por apresentarem variações na: temperatura de pré-fusão (500⁰C, 700⁰C, 900⁰C, 1100⁰C), temperatura e tempo de fusão ( 1150⁰C - 1350⁰C por meia a duas horas) e temperatura e tempo de recozimento ( 280⁰C - 500⁰C, de 3 a 15 horas).

Na caracterização foram utilizadas as seguintes técnicas: difratometria de raíos-X, picnometria de gás (He), dilatometria, análise térmica diferencial, calorimetria exploratória diferencial, medidas de índice de refração e cut off UV-Vis e infravermelho.

No que se refere aos aspectos estruturais, procuramos fortalecer as experiências até então estabelecidas por estudos anteriores realizados no LQES, Laboratório de Química do Estado Sólido, UNICAMP, visou-se com isso a complementaridade das técnicas de espectroscopia infravermelho, Raman e ressonância nuclear magnética de ²⁹Si com ângulo mágico. Tais técnicas possibilitaram o estudo detalhado dos vidros, constatando a participação do Nb₂O₅ na estrutura do vidro como formador de rede.

Adicionalmente estudamos propriedades específicas, tais como: estabilidade térmica e a durabilidade química. Os resultados mostraram o papel diferenciado dos modificadores de rede e comprovaram o papel do Nb₂O₅ na estabilização da estrutura vítrea. No caso em que o modificador é o Na⁺ (concentração molar da ordem de 25%), verificamos a presença de cristalização para amostras tratadas na temperatura de 700⁰C por longos períodos (maiores que 15 horas). Tal fato, entretanto, não foi observado para as amostras contendo como modificador o K^+.

As amostras mais resistentes tanto ao ataque químico quanto ao tratamento térmico são as que contém concentrações molares de Nb₂O₅ ao redor de 10%.

Experiências de incorporação de Er₂O₃, em concentração ao redor de 0,5% em mol, mostraram que são necessários longos tempos de fusão, ao redor de 14 horas, para a obtenção de amostras de elevada qualidade óptica.

[CAPES]