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Ciência & Tecnologia dos Materiais

versão impressa ISSN 0870-8312

C.Tecn. Mat. v.21 n.1-2 Lisboa jun. 2009

 

Dia Mundial dos Materiais 2008

Prémio Ordem dos Engenheiros

 

Vidros Cerâmicos Nanocristalinos Transparentes

 

Rodrigo Santos, João Bastos, Luís F. Santos*, Rui M. Almeida

 

Departamento de Engenharia de Materiais/ICEMS, Instituto Superior Técnico/TULisbon,

Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal

* luis.santos@ist.utl.pt

 

 

RESUMO:

Os vidros cerâmicos que contêm no seu interior nanocristais com propriedades ópticas não lineares, nomeadamente a geração de segundos harmónicos (SHG), têm um enorme potencial de aplicação na área da fotónica, podendo integrar sistemas ópticos e optoelectrónicos. Com este trabalho, pretendeu-se preparar e caracterizar amostras vítreas no sistema GeO2∙SiO2∙Nb2O5∙K2O e produzir vidros cerâmicos transparentes nanocristalinos a partir daquelas, privilegiando a cristalização em volume.

Prepararam-se amostras vítreas no sistema estudado, tendo-se verificado um aumento da densidade e uma diminuição da temperatura de transição vítrea com o aumento do teor em GeO2. Tratamentos térmicos efectuados às amostras preparadas permitiram identificar as fases cristalinas K3.8Nb5Ge3O20.4 e K3Nb3Si2O13 como sendo as fases correspondentes aos primeiros picos de cristalização obtidos por DTA. Um germanosilicato com 50 mol% de formador de vidro revelou capacidade para promover cristalização em volume. De facto, obteve-se um vidro cerâmico transparente com tamanho de cristais de ~20-25 nm.

Palavras chave: Vidros Cerâmicos Transparentes, Germanosilicatos de Nióbio, Cristalização em Volume.

 

 

ABSTRACT:

Glass ceramics containing nanocrystalline phases that present non-linear optical properties, namely second harmonic generation (SHG), have potential application in photonics, namely in all-optical and electro-optical systems. The goal of this work was the preparation and characterization of glass samples in the system GeO2∙SiO2∙Nb2O5∙K2O, as well as the production of transparent, nanocrystalline glass ceramics. The glass samples were prepared and characterized by density, DTA and Raman spectroscopy measurements. An increase in density and a decrease in Tg and Tx-Tg were observed with increasing amount of GeO2. Heat treatments were performed and the crystalline phases K3.8Nb5Ge3O20.4 and K3Nb3Si2O13 were identified and related with the first exothermic peak of the DTA analysis. A germanosilicate composition with 50 mol% of glass former showed good ability to undergo bulk crystallization. In fact, a transparent glass ceramic containing crystal sizes of ~20-25 nm, was obtained.

Keywords: Transparent Glass Ceramics, Niobium Germanosilicate glasses, Bulk Crystallization.

 

 

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