Caracterização de ligas binárias nanoestruturadas dos sistemas Zn-Sb, Ge-Sb, Al-Sb e Co-Sb produzidas por síntese mecânica

Abstract

A síntese de materiais nanoestruturados bem como o estudo de suas propriedades físicas tem gerado enorme interesse do ponto de vista científico devido a uma série de novas aplicações tecnológicas que estes materiais possibilitam. Os trabalhos dessa tese de doutoramento produziram por Síntese Mecânica semicondutores nanoestruturados com potencial termoelétrico dos sistemas Zn-Sb e Co-Sb, ligas do sistema Al-Sb e soluções sólidas do sistema Ge-Sb. As propriedades físicas destes materiais em condições ambientes e, em alguns casos sob altas pressões, foram estudadas pelas seguintes técnicas experimentais: difração de raios x e refinamento estrutural usando o método de Rietveld, espectroscopia fotoacústica, calorimetria diferencial de varredura, fluorescência de raios x com energia dispersiva, espectroscopia Raman e absorção de raios x em altas pressões usando células de diamante. Os materiais nanoestruturados produzidos e apresentados nessa tese apresentaram diferenças nas suas propriedades físicas com relação àquelas das ligas de mesma composição química produzidas por outras técnicas, tanto em condições ambientes quanto em altas pressões. A influência da componente interfacial nas propriedades físicas dos materiais nanoestruturados foi avaliada e foram observadas importantes mudanças nas condutividades térmicas das ligas ZnSb, AlSb e CoSb3. No caso das soluções sólidas foi observado um aumento no limite de solubilidade. Nas medidas sob altas pressões, a componente interfacial mostrou grande influência nas transições de fase induzidas por pressão, especialmente aquelas do ZnSb. Synthesis and study of nanostructured materials have generated great interest by the scientific point of view due to several new possibilities of technological applications. In this Doctoral thesis, nanostructured semiconductors with thermoelectric potential of Zn-Sb and Co-Sb systems, alloys of Al-Sb system and solid solutions of Ge-Sb system were produced. The physical properties at ambient and, in some cases at high pressure conditions, were studied by the following experimental techniques: x-ray diffraction and structural refinements using Rietveld method, photoacoustic spectroscopy, differencial scanning calorimetry, energy dispersive x-ray fluorescence, Raman and absorption x-ray spectroscopies at high pressures with diamond anvil cell. The nanostructured materials produced and presented in this thesis showed differences in their physical properties as compared to alloys of equal chemical composition produced by other techniques, both at ambient and high-pressure contitions. The influence of interfacial component in the physical properties of the nanostructured materials was evaluated and it was observed important changes in the thermal conductivity of the ZnSb, AlSb and CoSb3 alloys. In the case of the solid solutions, it was observed an increasing in the limit of solubility. In the high pressure tests, the interfacial component showed huge influence on the pressure-induced phase transitions, especially for ZnSb.