Varistors are semiconductor devices that have non-linear characteristics, acting as protection
devices against voltage transients. There are several types of varistors, but ZnO ones stand out
due to their better energy absorption capacity, better nonlinearity coefficients and low residual
voltage. Several researches in the area of materials development have been carried out based
on the use of waste and this has positive impacts from an economic and environmental point of
view. However, the use of waste in the manufacture of varistors has not been reported, hence
the importance of exploring the study of waste as an additive in the composition of ZnO
varistors. Therefore, the objective of this work is to reduce the amount of additives in the
composition of the samples, to study the use of eggshells processed from free-range chickens
(COGB), the effects of different sintering conditions, as well as the effect of concentration
variation of COGB on the electrical properties and microstructure of the ZnO varistor. The
combustion reaction synthesis method was used, a method that stands out for being simple and
resulting in fine and homogeneous powders. Samples were developed to study the sintering
conditions, their compositions and also the COGB concentration variation. The oxides used to
compose the studied samples were ZnO, Bi2O3, CoO, commercial CaO and CaO from farm
chicken eggshells. The sintering method used was in two stages, with plateau temperatures T2
= 825 °C and T1 = 900 °C, 950 °C, 1000 °C, 1050 °C and 1100 °C. The concentrations studied
were 0.00, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00, 2.50 in mol% of COGB. The sintered samples were subjected
to electrical tests to survey the curve of current density x electric field in which the non-linear
coefficient, leakage current and rupture field of the samples, variation of the dielectric constant,
dielectric loss tangent were determined. and impedance values. Microstructure studies were
also carried out through X-ray Diffraction - XRD, Scanning Electron Microscopy - SEM,
Dispersive Energy Spectroscopy - EDS, Thermogravimetric Analysis - TGA, Differential
Exploratory Calorimetry - DSC and granulometric analysis results show that with the using 1.0
mol% of COGB, the samples sintered with T1 = 1000 °C, there was an increase in the nonlinear
coefficient from 6.8 to 15 and a reduction in the leakage current from 0.24 mA to 0.054 mA.
An increase in the average grain size from 8.28 μm to 9.6 μm was also observed, resulting in a
decrease in the rupture field from 3600 V/cm to 2900 V/cm. Regarding the study of sintering
conditions, temperatures T1 = 950 °C and T1 = 1100 °C obtained better electrical and
morphological results, reaching a nonlinear coefficient equivalent to 60 and 68 respectively.
Therefore, it can be seen that the processed eggshell has a positive effect on improving electrical
properties and the sintering conditions also contribute to improving these parameters.NenhumaOs varistores são dispositivos semicondutores que apresentam características não lineares,
atuando como dispositivos de proteção contra transientes de tensão. Existem vários tipos de
varistores, porém destacam-se os de ZnO, devido a sua melhor capacidade de absorção de
energia, melhores coeficientes de não linearidade e baixa tensão residual. Diversas pesquisas
na área de desenvolvimento de materiais têm sido realizadas tendo como base o uso de resíduos
e isso traz impactos positivos do ponto de vista econômico e ambiental. No entanto, o uso de
resíduos na fabricação de varistores não tem sido reportado, daí nota-se a importância de
explorar o estudo de resíduos como aditivo na composição dos varistores de ZnO. Diante disso,
o objetivo deste trabalho e diminuir a quantidade de aditivos na composição das amostras,
estudar o uso da casca de ovo beneficiada de galinha de granja (COGB), os efeitos de diferentes
condições de sinterização, assim como o efeito da variação de concentração do COGB nas
propriedades elétricas e da microestrutura do varistor de ZnO. Foi utilizado o método de síntese
de reação por combustão, método que se destaca por ser simples e tendo como resultado pós
finos e homogêneos. Foram desenvolvidas amostras para o estudo das condições de
sinterização, suas composições e também a variação de concentração do COGB. Os óxidos
usados para compor as amostras estudadas foram ZnO, Bi2O3, CoO, CaO comercial e CaO de
origem da casca do ovo de galinha de granja. O método de sinterização utilizado foi em duas
etapas, com temperaturas de patamar T2=825 °C e T1= 900 °C, 950 °C, 1000 °C, 1050 °C e
1100 °C. As concentrações estudadas foram 0,00; 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 2,50 em % molar de
COGB. As amostras sinterizadas foram submetidas a ensaios elétricos para levantamento da
curva da densidade de corrente x campo elétrico em que foram determinados o coeficiente nãolinear,
a corrente de fuga e o campo de ruptura das amostras, variação da constante dielétrica,
tangente de perda dielétrica e os valores de impedância. Também foram realizados estudos da
microestrutura através das análises de Difração de Raio - X - DRX, Microscopia Eletrônica de
Varredura - MEV, Espectroscopia por Energia Dispersiva - EDS, Analise Termogravimétrica-
TGA, Calorimetria Exploratória Diferencial - DSC e analise granulométricas resultados
evidenciam que com o uso de 1,0 % mol de COGB, as amostras sinterizadas com patamar T1 =
1000 °C, houve aumento no coeficiente não linear de 6,8 para 15 e uma redução na corrente de
fuga de 0,24 mA para 0,054 mA. Ainda foi observado um aumento no tamanho médio do grão
de 8,28 μm para 9,6 μm, tendo como consequência a diminuição no campo de ruptura de 3600
V/cm para 2900 V/cm. Relativo ao estudo das condições de sinterização, as temperaturas
T1=950 °C e T1= 1100 °C obtiveram melhores resultados elétricos e morfológicos, alcançando
coeficiente não linear equivalente a 60 e 68 respectivamente. Diante disso, percebe-se que a
casca de ovo beneficiada tem efeito positivo na melhoria das propriedades elétricas e as
condições de sinterização também contribui para a melhoria desses parâmetros
