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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo de vidros cálcio boroaluminato dopados com Eu2O3
Título(s) alternativo(s): Study of boroaluminate calcium glasses doped with Eu2O3
Autor: MELO, Glauco Hebert Almeida de 
Primeiro orientador: STEIMACHER, Alysson
Primeiro coorientador: PEDROCHI, Franciana
Resumo: O vidro Cálcio Boroaluminato (CaBAl) faz parte de uma importante família de materiais ópticos que apresenta boas propriedades químicas, térmicas, mecânicas, ópticas e espectroscópicas. Neste trabalho foram realizados estudos em vidros CaBAl, dopados com óxido de európio. Foram caracterizadas propriedades térmicas, estruturais, ópticas e espectroscópicas em função da concentração de európio. Analisou-se resultados de medidas de densidade, temperaturas de transição vítrea, início de cristalização, calor específico, índice de refração, coeficiente de absorção óptica, luminescência e tempo de vida. Também calculou-se volume molar, condutividade térmica, polarizabilidade eletrônica, concentração de íons por centímetro cúbico e distancia interiônica. Foram realizados ainda estudos de difração de Raios-X, espalhamento Raman e FT-IR para obter informações estruturais destes vidros. Os resultados mostram que a incorporação do dopante na base promoveu mudanças em diversas propriedades do vidro estudado. Os dados de Raios-X comprovaram a característica amorfa das amostras. Os dados de Raman e FT-IR confirmam a modificação estrutural e mostraram que, com o aumento na concentração de dopante, há um aumento simultâneo nas bandas correspondentes à presença de unidades estruturais do tipo BO3, BO4 e oxigênios não ligados (NBO). O estudo dos resultados térmicos e estruturais mostrou que incorporação de Eu2O3 provocou um aumento na densidade, aumento na temperatura de transição vítrea, redução na temperatura de início de cristalização e consequente redução na estabilidade térmica do vidro. O calor específico do material não apresentou diferenças significativas para as amostras dopadas com até 10% em peso, dentro da margem de erro experimental. A inclusão de dopante também foi responsável por um aumento linear no índice de refração das amostras. Os dados de absorção mostram que a base apresenta uma boa janela de transparência, que vai de aproximadamente 370nm até 2400nm. As amostras dopadas apresentaram bandas de absorção no UV características do Eu2O3 e o coeficiente de absorção, em 394nm, apresentou um aumento praticamente linear com a concentração de Eu2O3. As medidas de luminescência indicam duas bandas de emissão, centradas em 614nm e 700nm. Os picos de emissão aumentam com a concentração de dopante, indicando ausência de quenching na luminescência para as composições estudadas. As medidas do tempo de vida foram realizadas para a emissão em 614nm e apresentam uma redução exponencial com a concentração de dopante, devido provavelmente a interações íon-íon. A análise dos dados mostra que, como visto em outros trabalhos, o európio atua também como modificador de rede. Os resultados mostram que os vidros estudados neste trabalho apresentam uma boa combinação de propriedades, o que faz destes vidros potenciais candidatos para uso em dispositivos fotônicos.
Abstract: Calcium Boroaluminate (CaBAl) glass is an important family of optical materials, which has been studied due to the good combination of chemical, thermal, mechanical, optical and spectroscopic properties. In this work Eu2O3 doped CaBAl glasses were prepared and thermal, structural, optical and spectroscopic properties were discussed in terms of rare earth content. Results of density, glass transition temperature, crystallization temperature, specific heat, refractive index, optical absorption coefficient, luminescence and lifetime measures were analyzed. Molar volume, thermal conductivity, electronic polarizability, ion concentration per cubic centimeter and interionic distance were calculated. X-ray diffraction, Raman and FT-IR were also carried out to obtain structural information of these glasses. The results show that europium doping, when replacing CaO, induced changes in various properties of the glass studied. The X-ray data showed the amorphous nature of all samples. Raman and FT-IR data confirmed the structural change, which showed that Eu2O3 addition cause the simultaneous increase in the bands corresponding to the presence of structural units of the type BO3, BO4 and non-bridging oxygens (NBO). The thermal and structural results shows that the incorporation of Eu2O3 lead to an increase in density, glass transition temperature, decrease in crystallization onset temperature and a consequent reduction in the thermal stability of the glass. The glass doping didn’t affect significantly the specific heat and the thermal conductivity, within the errors. The results of refractive index show an increase with Eu2O3 content. The absorption spectrum of glass matrix shows that it is transparent from 370nm to 2400nm. The absorption coefficient at 394nm showed a linear increase with the Eu2O3 concentration. The luminescence results indicate two emission bands centered at 614nm and 700nm. The emission intensity for these peaks increase with dopant concentration and no luminescence quenching was observed for the studied compositions. The emission lifetime results at 614nm shows a exponential decrease with doping concentration due to, probably, ion-ion interaction . The data analysis shows that the europium acts as network modifier. The results show that glasses studied in this work have a good combination of properties, making these glasses, potential candidate for use in photonic devices.
Palavras-chave: Cálcio boroaluminato; Európio
Calcium Boroaluminate; Europium
Área(s) do CNPq: Fisica
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - IMPERATRIZ/CCSST
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: MELO, Glauco Hebert Almeida de. Estudo de vidros cálcio boroaluminato dopados com Eu2O3. 2015. [99 folhas]. Dissertação( PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, [Imperatriz] .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/1500
Data de defesa: 3-Jun-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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