فرمولاسيون، ساخت و خواص سراميك‌هاي الكتريكي هوشمند با ساختار نانو  Fulltext 

[ زیارتعلی نعمتی ] - دانشكده مهندسي و علم مواد، دانشگاه صنعتي شريف

خلاصه مقاله:

خواص، ويژگي ها و كاربردهاي مواد هوشمند باعث شده است روز بروز بر اهميت آنها افزوده شده و تحقيقات علمي و كاربردي فراواني در خصوص انها صورت پذيرد .
در بخش اول اين پژوهش برقگيرهاي سراميكي اكسيد روي توسط مخلوط پودري حاصل از آسياب گلوله اي با انرژي بالا ( SPEX ) در ابعاد نانومتري تهيه و سپس قرص هاي برقگير حاصل در دماهاي مختلف زينتر و بررسي هاي ريزساختاري و اندازه گيري خواص الكتريكي انجام و در نهايت منحني ولتاژ - شدت جريان نمونه ها اندازه گيري شد . نتايج حاصل نشان مي دهد كه برقگير ساخته شده با استفاده از نانو پودر به روش فوق، داراي ضريب غيرخطي ) )α برابر 60 و ولتاژ شكست برابر 5500 V/cm مي باشد كه اين مقادير در مقايسه با برقگير ساخته شده از پودر ميكروني به روش مشابه، افزايش چشمگيري نشان مي دهد .
در بخش دوم , نمونه هايي با فرمول كلي تيتانات باريم ) ) BaTiO3 و با درصد هاي مختلف سريم و در ادامه ، نمونه هاي حاوي سرب و سريم ساخته شدند . نمونه ها ي سري اول تا دماي 1350 ºC و نمونه هاي سري دوم تا دماي 1200 ºC زينتر شدند . پس از پوليش و الكترود گذاري، خواص الكتريكي آنها در ولتاژ هاي مختلف بررسي و رفتار ناحيه PTCR و NTCR
و سوئيچينگ خودكار نمونه ها بين دو ناحيه با توجه به ويژگي هاي ريزساختاري به بحث و بررسي گذاشته شد . نتايج حاصل نشان مي دهد كه اين ماده بدون استفاده از ترموستات ، قابليت تنظيم خودكار درجه حرارت در ولتاژهاي مختلف را دارا مي باشد كه ميزان و محدوده دما و ولتاژ توسط فرمولاسيون اوليه و شرايط عمليات حرارتي قابل تغيير مي باشد . در بخش سوم، نانو پودر زيركونات تيتانات سرب ) ) PZT با استفاد ه از فرايند سل ژل آلكوكسيدي تهيه و تشكيل فاز پروسكايت و اندازه كريستاليت ها با استفاده از پراش پرتو ايكس و توزيع اندازه دانه ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آناليزگر ليزري بررسي شد . رفتار حرارتي نمونه ها با استفاده از FT-IR و STA مورد ارزيابي قرار گرفت . در ادامه نمونه ها در محدوده 1150 -1400 درجه سانتيگراد زينتر شد . ريز ساختار و دانسيته نمونه ها بررسي و سپس با الكترودگذاري و قطبي كردن ، ثوابت دي الكتريكي و پيزوالكتريكي نمونه ها به دست آمد . تشكيل تك فاز پروسكايت در دماهاي 500 با اندازه كريستاليت هاي 30-20 ن انومتر و اندازه آگلومره هاي 200 تا 300 نانومتر صورت گرفت . دانسيته نمونه ها نيز حدود %98 مقدار تئوريك با اندازه دانه هاي 1-3 ميكرومتر تحت چگالش يك ساعته در دماي 1250 °C بود كه افزايش قابل ملاحظه زينتر پذيري نمونه ها مشهود است . مقدار ثابت دي الكتريكي و ثابت با ر و ضريب كوپلينگ الكتريكي براي نمونه مذكور بوده كه نسبت به پودرهاي به دست آمده از روش سنتي مقادير بهينه شده تري را دارا مي باشد .

مواد هوشمند ، برقگير ، تيتانات باريم ، نانو پودر