Óxidos con estructura tipo perovsquita laminar: síntesis, características estructurales y propiedades eléctricas

Abstract

[ES] Los óxidos tipo Aurivillius presentan una estructura perovsquita laminar, constituida por el apilamiento de capas tipo perovsquita [An-1BnO3n+1] y capas [Bi2O2]. Se estudia la estabilidad estructural de estos óxidos en función de los radios iónicos de los cationes que participan en ellos y de la influencia de pares electrónicos libres (ns2) asociados a los cationes que constituyen la capa de bismuto. Se han puesto a punto métodos alternativos que permiten optimizar las condiciones de síntesis y abaratar los sistemas de producción, como el de activación mecanoquímica. Se muestran ejemplos de fases de Aurivillius, en los que se pone de manifiesto las propiedades ferro-piezoeléctricas y de conductividad iónica de estos materiales. La mesoestructura y propiedades ferro-piezoeléctricas se ven netamente mejoradas gracias a la utilización del método mecanoquímico. Se demuestra que la Tc es fuertemente dependiente de la estructura cristalina, la cual depende del tamaño y naturaleza de los cationes que constituyen cada fase. La conductividad iónica en estos materiales se produce por salto de iones oxígeno entre posiciones ocupadas y vacantes en la capa perovsquita, mientras que es insensible a la presencia de vacantes aniónicas en la capa de bismuto. Tratamientos mecánicos permiten el reciclado de ciertos materiales deteriorados en ciclos térmicos.

[EN] The Aurivillius type oxides show a layered perovskite structure, built up by the interleaved of perovskite [An-1BnO3n+1] and [Bi2O2] sheets. The structural stability of these oxides is presented as a function of the ionic radii and lone pair of electrons (ns2) of cations. New mechanochemical activation synthesis methods have been used in order to facilitate the preparation of Aurivillius phases and to cheapen their production systems. Some Aurivillius ferro-piezoelectric and ionic conductors examples are shown. The mesostructure and ferro-piezoelectric properties are improved by processing materials from mechanochemically activated amorphous powdered precursors. Change in unit-cell volume of these materials, by means of cationic substitutions, are responsible for the changes of their Tc. Ionic conductivity in Aurivillius oxides occurs by hopping between neighboring oxygen positions within perovskite layer while ion migration within bismuth layer would have a negligible contribution. Mechanical processes can recycle some of these materials, damaged by consecutive thermal treatments.