Desenvolvimento de vitrocerâmicos à base de dissilicato de lítio

摘要

O principal objectivo deste estudo foi o desenvolvimento de vitrocerâmicos àbase de dissilicato de lítio no sistema Li2O-K2O-Al2O3-SiO2 contendo umarazão molar SiO2/Li2O muito afastada da do dissilicato de lítio (Li2Si2O5)usando composições simples e a técnica tradicional de fusão-vazamento devidro de forma a obter materiais com propriedades mecânicas, térmicas,químicas e eléctricas superiores que permitam a utilização destes materiaisem diversas aplicações funcionais.Investigou-se o fenómeno de separação de fases, a cristalização e asrelações estrutura-propriedades de vidros nos sistemas Li2O-SiO2,Li2O-Al2O3-SiO2 e Li2O-K2O-Al2O3-SiO2. Os vidros nos sistemas Li2O-SiO2 eLi2O-Al2O3-SiO2 apresentaram fraca densificação e resultaram em materiaisfrágeis, contrastando com a boa sinterização dos vidros no sistemaLi2O-K2O-Al2O3-SiO2. Pequenas adições de Al2O3 e K2O ao sistemaLi2O-SiO2 permitiram controlar a separação de fases devido à formação deespécies de Al(IV) que confirmaram o papel de Al2O3 como formador de rede.Os compactos de pó de vidro das composições contendo Al2O3 e K2Otratados termicamente resultaram em vitrocerâmicos bem densificados,apresentando dissilicato de lítio como a principal fase cristalina, e valores deresistência mecânica à flexão, resistência química e condutividade eléctrica(173-224 MPa, 25-50 mg/cm2 e ~2´10-18 S/cm, respectivamente) quepossibilitam a utilização destes materiais em diversas aplicações funcionais.A adição de P2O5, TiO2 e ZrO2 ao sistema Li2O-K2O-Al2O3-SiO2 comoagentes nucleantes revelou que os vidros contendo apresentaramcristalização em volume, com a formação de metassilicato de lítio atemperaturas mais baixas e dissilicato de lítio para as temperaturas maiselevadas, enquanto a adição de zircónia reduz o grau de segregação,aumenta a polimerização da matriz vítrea e desloca o valor de Tg paratemperaturas superiores, inibindo a cristalização.