Preparação do CaMnO3 substituido com Nd para aplicações termoeléctricas

Abstract

Neste trabalho foi processado por reação de estado sólido a manganite de cálcio, com o cálcio a ser parcialmente substituído por neodímio: Ca1-xNdxMnO3 (x=0,05; 0,1), um sistema promissor na área dos semicondutores de tipo-n com possíveis aplicações termoelétricas a altas temperaturas, utilizando ciclos térmicos diferentes, com o estudo dos efeitos das condições dos tratamentos térmicos na estrutura, microestrutura, propriedades termoelétricas e magnéticas. Os estudos estruturais revelaram a formação de amostras porosas, porém com uma boa homogeneidade química. Para a mesma composição da amostra, um maior tempo de sinterização provoca amostras mais densas, com grãos maiores e menor presença de fases secundárias. A amostra com um maior fator de potência foi a mais densa - Ca0.95Nd0.05MnO3 (~145 μW m-1 K -2 ), com este valor a ser inferior aos já observados para materiais a base de CaMnO3. Quando sujeitas a campos magnéticos externos, a amostra com maior concentração de neodímio dopado Ca0.9Nd0.1MnO3 obteve magnetizações mais elevadas (~40emu/g a 5K) que as reportadas na literatura (~4emu/g a 2K).

In this work, calcium manganite was processed by solid-state reaction, with the calcium being partially replaced by neodymium: Ca1-xNdxMnO3 (x=0.05; 0.1), a promising system in the area of ntype semiconductors with possible thermoelectric applications at high temperatures, using different thermal cycles, being made the study of the effects of the conditions of the thermal treatments on the structure, microstructure, thermoelectric and magnetic properties. The structural studies revealed the formation of porous samples, but with good chemical homogeneity. For the same sample composition, a longer sintering time causes denser samples, with larger grains and lower presence of secondary phases. The sample with a higher power factor was the densest - Ca0.95Nd0.05MnO3 (~145 μW m-1 K -2 ), with this value being lower than those already observed for CaMnO3-based materials. When subjected to external magnetic fields, the sample with the highest concentration of neodymium doped - Ca0.9Nd0.1MnO3 obtained higher magnetizations (~40emu/g at 5K) than those reported in the literature (~4emu/g at 2K).