p O titanato de bário é um importante material eletrocerâmico usado em trilhões de capacitores a cada ano e encontrado na maioria dos aparelhos eletrônicos. Pesquisadores da Penn State produziram o material em baixas temperaturas recordes, e a descoberta pode levar a uma fabricação mais eficiente em termos de energia. p Uma equipe de cientistas da Penn State usou o processo de sinterização a frio para densificar a cerâmica de titanato de bário a menos de 572 graus Fahrenheit (300 graus Celsius), as mais baixas temperaturas de processamento já utilizadas, ao mesmo tempo em que mantém a qualidade alcançada em temperaturas mais altas na fabricação comercial moderna, disseram os pesquisadores.

p “Nosso trabalho é o primeiro exemplo que mostra que podemos densificar óxidos ferroelétricos em uma única etapa, "disse Kosuke Tsuji, candidato a doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Penn State e autor principal do estudo. "Deve abrir a possibilidade de densificar muito mais materiais inorgânicos em baixas temperaturas."

p É a primeira vez que os pesquisadores densificam o titanato de bário em uma única etapa usando sinterização a frio. As tentativas anteriores exigiam aquecimento secundário para produzir materiais com propriedades dielétricas úteis, disseram os cientistas, que relataram suas descobertas no Journal of the European Ceramic Society.

p A sinterização é um processo comumente usado para comprimir pós finos em uma massa sólida de material usando calor e pressão. O processo de sinterização a frio, desenvolvido por cientistas da Penn State, consegue isso em temperaturas muito mais baixas e em tempos mais curtos do que a sinterização convencional. A tecnologia emergente tem potencial para reduzir os custos e impactos ambientais da fabricação de uma ampla gama de materiais, de acordo com os pesquisadores.

p Os pesquisadores usaram novos produtos químicos para densificar o titanato de bário em uma única etapa. A sinterização a frio envolve a adição de algumas gotas de líquido ao pó cerâmico. Reações entre umidade, o calor e a pressão criam materiais mais densos em comparação com o aquecimento em temperaturas mais altas sem líquido.

p Pesquisas anteriores de sinterização a frio usaram soluções neutras ou ácidas, mas o novo estudo incorporou hidróxido, um material alcalino. O hidróxido ajudou a produzir titanato de bário com as propriedades dielétricas necessárias em temperaturas mais baixas, os cientistas disseram.

p O titanato de bário é o composto básico usado para produzir materiais dielétricos de alta permissividade em capacitores multicamadas. Dos mais de 3 trilhões de capacitores de cerâmica produzidos a cada ano, cerca de 90 por cento contêm titanato de bário.

p "Esses dispositivos sustentam o mundo eletrônico moderno, "disse Randall, que também atua como diretor do Instituto de Pesquisa de Materiais da Penn State. "As implicações da aplicação desta tecnologia ao titanato de bário são enormes. Somente no seu telefone celular, você pode ter 1, 000 componentes que são todos feitos de titanato de bário. É onipresente para todos os eletrônicos. "

p A redução das temperaturas usadas na fabricação comercial não seria apenas mais eficiente em termos de energia, mas poderia abrir a porta para o uso de metais menos caros e a incorporação de compostos de polímero nesses capacitores, de acordo com os pesquisadores.

p "Isso é muito atraente para muitas das empresas líderes de capacitores, que estão todos trabalhando com esses pesquisadores por meio do Penn State's Center for Dielectrics and Piezoelectrics (CDP), "Randall disse.