Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2009)
Caracterización de tintas de titanio dopadas con óxidos metálicos
Abstract
Sol-gel Inks based in titanium diisopropoxide bisacetylacetonate were prepared to develop nanostructures using the <i>direct ink writing</i> technique. This technique facilitates the structuring of materials by micro extrusion for the fabrication of three-dimensional photonic crystals with high refractive index at micro and nano scale. Thermal treatment of extruded nanostructures at high temperatures to transform them on TiO<sub>2</sub> structures with high refractive index causes grain growth of TiO<sub>2</sub>. Calcining at higher temperatures must be avoided to prevent significant grain growth that can cause degradation of optical properties of the structure. Low temperatures of calcination lead to a poor mechanical stability of the structures. To increase the mechanical stability of the structures avoiding the growth of grain size during calcination, inks based on titanium diisopropoxide bisacetylacetonate were doped with niobium and zinc compounds. Using high-resolution X-ray diffraction, we studied the influence of the niobium and zinc oxides over the grain growth of TiO<sub>2</sub> calcinating at different temperatures, and doing so evaluating the use of these dyes doped photonic applications. The results indicate that the addition of metal oxides has a significant effect on temperature conversion of anatase to rutile and depresses the grain growth of TiO<sub>2</sub>.<br><br>Se prepararon tintas de Diisopropoxido de titanio bis(acetilacetonato) por el método sol-gel para aplicar en la elaboración de nanoestructuras mediante la técnica de escritura directa. Esta técnica permite estructurar materiales con alto índice de refracción a escala micro y nanométrica en tres dimensiones mediante extrusión, para elaborar cristales fotónicos. El tratamiento de las nanoestructuras extruidas a temperaturas elevadas para transformarlas en otras de TiO<sub>2</sub> con alto índice de refracción, provoca crecimiento de grano del TiO<sub>2</sub>, lo que degrada sus propiedades ópticas, mientras que bajas temperaturas de calcinación, conducen a una pobre estabilidad mecánica de las estructuras. Para aumentar la estabilidad mecánica evitando a la vez el incremento del tamaño de grano tras la calcinación, se doparon las tintas con compuestos de Niobio y Zinc. Mediante difracción de rayos X de alta resolución se estudió la influencia del dopante en el crecimiento de grano del TiO<sub>2</sub> a distintas temperaturas de calcinación para así evaluar las posibilidad de utilizar dichas tintas dopadas para aplicaciones fotónicas. Los resultados obtenidos indican que la adición de dopantes basados en óxidos metálicos tiene un significativo efecto en la temperatura de conversión de anatasa a rutilo y deprimen el crecimiento de grano.
