Aplicação de um campo magnético na fusão de zona por laser para processamento de cerâmicos termoelétricos

Abstract

Este trabalho tem como principal objetivo estudar e avaliar a eficiência do desenvolvimento de materiais termoelétricos, mais precisamente os óxidos, utilizando a técnica de Fusão de Zona com Laser. Os compostos estudados neste trabalho foram o Bi2Sr2Co1,8Oy e o CaMn0,9Gd0,1O3 em que durante o seu crescimento foram aplicados campos magnéticos externos (no sentido do crescimento e oposto ao crescimento) de forma a estudar a influência nas suas propriedades. Foram efetuadas análises estruturais e microestruturais, assim como magnéticas e termoelétricas numa vasta gama de temperaturas de modo a avaliar os efeitos do campo nas suas propriedades. Os resultados demonstraram, em alguns casos, melhorias significativas tanto a nível de performance termoelétrica como a nível magnético. Nas amostras do sistema Bi2Sr2Co1,8Oy o fator de potência das amostras sujeitas a campo magnético no sentido do crescimento aumentou 25%, em relação às amostras sem campo. Nas amostras do sistema CaMn0,9Gd0,1O3, o fator de potência das amostras sujeitas a campo magnético no sentido do crescimento diminuiu 8,2%, devido ao baixo valor de Seebeck, em relação às amostras sem campo. Deste estudo as condições de crescimento como a aplicação do campo magnético externo aplicado influencia as propriedades do sistema. Verificou-se que para os sistemas semicondutores do tipo n e do tipo p, o campo magnético no sentido do crescimento apresenta uma melhor performance.

The main goal of this work was to study the efficiency of the development of thermoelectric oxide materials using the Laser Floating Zone technique. The compounds studied on this work were Bi2Sr2Co1,8Oy and CaMn0,9Gd0,1O3 and during their growth, external magnetic fields were applied in order to study their influence on their properties. Structural and microstructural, as well as magnetic and thermoelectric analyzes were carried out over a wide range of temperatures in order to assess the effects of the field on its properties. The results showed, in some cases, significant improvements both in terms of thermoelectric and magnetic performance. In samples of the Bi2Sr2Co1,8Oy system, the power factor of samples subjected to a magnetic field in the direction of growth increased 25%, compared to samples without a field. In samples from the CaMn0,9Gd0,1O3 system, the power factor of samples subjected to a magnetic field in the direction of growth decreased by 8,2%, due to the low Seebeck value, compared to samples without a field. From this study the growth conditions such as the application of the applied external magnetic field influence the properties of the system. It was found that for n-type and p-type semiconductor systems, the magnetic field in the direction of growth presents a better performance.