Mecanismo de ajuste da estabilidade térmica e aprimoramento do fator de qualidade em cerâmicas à base de CaWO4 com evolução da estrutura de scheelita−fergusonita

Para modificar o coeficiente de temperatura quase zero da frequência ressonante (τ f) de materiais à base de CaWO4 e explorar suas relações estrutura-propriedade, cerâmicas Ca1−xNd xW1−xNb xO4 (CWNNx) foram preparadas. A evolução de fase ocorreu no sistema de scheelita tetragonal para fergusonita monoclínica em x = 0,7. A permitividade relativa (ε r) aumentou de 11,28 para 16,84, influenciada pela polarizabilidade por unidade de volume molar (α/V m), enquanto que as desvios negativos entre ε r,corr e ε r,C−M (Δ ε r ≈ −3,39% a −12,50%) resultaram do efeito de compressão de Ca2+ e Nd3+ acoplados com Nb5+ no site B. O fator de qualidade (Q) aumentou em 52%, atribuído à diminuição da largura total do pico Raman e ao aumento da energia da rede (U). Os valores de τ f mudaram de −27,6×10−6 para 72,1×10−6 °C−1, governados pelo aumento do coeficiente de temperatura da polarizabilidade iônica (τ αm), diminuição do coeficiente de expansão térmica (α L) e enfraquecimento da compressão do site A. A cerâmica CWNN0.3 demonstrou propriedades superiores (ε r = 13,00, Q × f = 60170 GHz, e τ f = −1,9×10−6 °C−1), sugerindo aplicações potenciais em antenas sub-6 GHz.