Electrical conductivity of borate, silicate and silica-sulphate glasses of alkaline ions.

Vidros condutores à base de boratos, silicatos e sílico-sulfatos de íons de metais alcalinos foram preparados a partir da mistura apropriada de pós de óxidos, carbonatos e sulfatos, Eles foram produzidos a partir da fusão e resfriamento rápido em um forno de carbeto de silício de ate 1400ºC. Estes materiais foram analisados pelas técnicas de condutividade em corrente contínua (CC) e por Espectroscopia de Impedância (EI) nas caracterizações elétricas, por Difração de Raios X (DRX) para análise estrutural, Absorção Ótica (AO) par verificar a transmitância e pelas técnicas de Espectroscopia de Emissão de Chama (EEC) e Retroespalhamento de Rutherford (RBS) para identificar as composições. Os difratogramas de Raios X mostraram que se tratam de sólidos amorfos. Os espectros de AO mostraram forte absorção na região do ultravioleta e completa transparência para a luz visível. As técnicas de EEC e RBS indicaram perdas pequenas de óxidos de sódio e lítio porem grandes de sulfatos. Os principais resultados mostraram: a maior condutividade entre os materiais estudados, de 2,3×10-4S/cm para o vidro 53,4Na2O·6,6Na2SO4·40,0SiO2 mol%, caracterizando-o como um condutor iônico rápido (FIC-Fast Ion Conductor); concordância nos valores de condutividade em CC e CA, e uma melhor caracterização das propriedades dielétricas, como capacitância C, freqüência de relaxação f0 e ângulo de descentralização Fi. Alem do comportamento do tipo Arrhenius em todas as amostras foi identificada também uma não-homogeneidade estrutural através de um segundo semicírculo por EI. Por fim, aplicando tensões de até 1kV foram verificados o implante de prata em dois vidros através da técnica de RBS.Conducting glasses based on borates, silicates and silica-sulfates of alkali metals have been prepared from an appropriate mixture of powder of oxides, carbonates and sulfates. They were produced by fusion in a silicon carbide furnace up to 1400ºC and then by fast cooling. These materials have been analyzed with techniques of DC conductivity and Impedance Spectroscopy (IS) for electrical characterizations, by X Ray Diffraction (XRD) for structural analysis, Optical Absorption (OA) to verify the transmittance characteristics and by techniques of Flame Emission Spectroscopy (FES) and Rutherford Backscattering (RBS) to identify their compositions. The X Rays difractrograms have shown that they are amorphous solids. The AO spectra showed strong absorption in UV region and a full transparency for visible light. The FES and RBS techniques indicated little loss of sodium and lithium oxides, however greater loss of sulfates. The main results shown that: among all the samples the largest conductivity, of 2.3×10-4S/cm at 150ºC was found for the glass 53.4Na2O·6.6Na2SO4·40.0SiO2 mol%, characteristic of a FIC (FIC-Fast Ion Conductor) system; also a concordance of DC and AC conductivity values, and a better characterization of dielectrical properties, such as capacitance C, relaxation frequency f0 and depression angle Fi. Besides the Arrhenius in all the samples a structural non-homogeneity was found in a second semicircle by IS. Lastly a successful Ag implant on two glasses was certified by the RBS technique, by application of voltages up to 1kV