Radiação gama

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12385 (2023) Citar este artigo

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Um filme nanocompósito flexível baseado em álcool polivinílico (PVA), nanopartículas de prata e titanato de cálcio (CaTiO3) foi sintetizado usando redução induzida por radiação gama. Foram investigadas a condutividade elétrica estrutural, óptica, DC, módulo elétrico e propriedades dielétricas dependentes da temperatura do filme nanocompósito PVA/Ag/CaTiO3. O padrão XRD comprovou o sucesso da preparação do filme nanocompósito. Além disso, à medida que a temperatura aumenta, os tamanhos médios de cristalitos das nanopartículas de CaTiO3 e Ag diminuem de 19,8 para 9,7 nm e 25 para 14,8 nm, respectivamente. Além disso, o gap óptico aumentou de 5,75 para 5,84 eV com o aumento da temperatura. A estabilidade térmica é melhorada, e o comportamento semicondutor do filme nanocompósito PVA/Ag/CaTiO3 é confirmado pela energia de ativação térmica ΔE com valores na faixa de 0,11–0,8 eV. Além disso, o valor máximo da barreira Wm foi encontrado de 0,29 eV. O filme nanocompósito PVA/Ag/CaTiO3 exibe um arco semicircular originado das contribuições do limite de grão do material para todas as temperaturas. A condutividade elétrica óptica, DC e as propriedades dielétricas do filme nanocompósito PVA/Ag/CaTiO3 podem ser adequadas para dispositivos eletrônicos flexíveis, como chips eletrônicos, optoeletrônica e aplicações de armazenamento de energia.

É bem sabido que a mistura de polímeros e nanomateriais gera interações moleculares incomuns, essenciais para melhorar as propriedades gerais do sistema . Nanocompósitos poliméricos têm atraído grande interesse devido às suas propriedades únicas, permitindo que sejam utilizados em aplicações específicas, como armazenamento de energia e dispositivos optoeletrônicos. Normalmente, os polímeros são utilizados como material hospedeiro para nanopartículas NPs. A adição de NPs à matriz polimérica melhora as propriedades do polímero, pois melhora significativamente as características dos nanocompósitos poliméricos quando comparados ao polímero puro, devido à sua alta relação superfície-volume2.

O álcool polivinílico (PVA) emergiu como um dos materiais poliméricos mais eficientes e amplamente utilizados; tem sido utilizado em inúmeras aplicações tecnológicas, como encapsulamento de dispositivos fotovoltaicos, sensores, revestimentos eletrônicos para redução de ruído, sistemas de distribuição de medicamentos e fibras de reforço em cimento, etc. A ampla gama de aplicações do PVA se deve às suas propriedades notáveis, como como baixo custo, boa capacidade de formação de filme, alta resistência à tração, flexibilidade, excelente resistência química e solubilidade em água3,4. Devido à sua facilidade de processamento e estabilidade química, o PVA é amplamente utilizado para fabricar diversos compósitos poliméricos5,6,7,8.

Recentemente, materiais de perovskita com fórmula geral ABO3 atraíram interesse significativo de pesquisa. Devido às suas diversas propriedades físicas, como flexibilidade estrutural, band gap ajustável, produção de baixo custo, mobilidade de elétrons e alta estabilidade térmica9, os materiais de perovskita têm sido amplamente utilizados em diversas aplicações, como dispositivos fotovoltaicos, baterias, fotodetectores, dispositivos sensores, diodos emissores de luz, células de combustível e fotocatálise4. Muitos estudos anteriores destacaram as propriedades e aplicações de diversos materiais de perovskita, como SrZrO3, SrRuO3, CaGeO3, PbTiO3, SrTiO3, BaTiO3, GdFeO3 e CaTiO310,11. Entre essas perovskitas, o titanato de cálcio (CaTiO3), tem ganhado muito interesse devido às suas notáveis ​​propriedades de optoeletrônica, ferroeletricidade e atividade fotocatalítica . O titanato de cálcio CaTiO3 é um semicondutor do tipo n13 com estrutura perovskita; possui excelentes características, como abundância de terra e não toxicidade de seus elementos constituintes, custo-benefício, alta constante dielétrica, facilidade de síntese e alta estabilidade química . Vários métodos foram relatados para preparar CaTiO3, como reação no estado sólido15, co-precipitação16, moagem mecanoquímica, sol-gel17 e processo hidrotérmico18.