سنتز پودر و زینتر سرامیک پیزوالکتریک عاری از سرب نایوبات پتاسیم- سدیم

نویسندگان

1 Materials Science, Meybod University

2 Ceramic, Materials and Energy Research Center

چکیده

مواد فروالکتریک پایه سربی و علی الخصوص Pb(Zr,Ti)O3 به علت دارا بودن خواص پیزوالکتریک عالی دارای کاربردهای وسیعی در عمل�گرها، حسگرها و مبدل های پیزوالکتریک هستند. از طرفی، بیش از 60 درصد وزنی این ترکیبات را اکسید سرب تشکیل می?دهد. با در نظر گرفتن سمی بودن سرب تلاشهای فراوانی به منظور گسترش موادی سازگار با بدن و محیط زیست صورت گرفته است. در این مقاله نایوبات پتاسیم- سدیم (KNN) به عنوان مهم ترین خانواده از پیزوسرامیک های عاری از سرب با استفاده از روش واکنش در حالت جامد ساخته شد و سنتز پودر، فرآیند زینتر و خواص الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مشخصات پودر سنتز شده به وسیله�ی آزمایشات XRD ،DTA/TG و نیز FTIR نشان داد که کلسیناسیون مواد اولیه در دمای �C950 منجر به دستیابی به پودر هموژن و تک�فاز KNN می گردد. در دمای بهینه�ی زینتر �C1115، مقادیر قابل قبول 313، pC/N88 و �C/cm218 به ترتیب برای ثابت دی الکتریک نسبی (?r)، ضریب بار پیزوالکتریک (d33)و پلاریزاسیون باقی مانده (Pr) به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Sintering of Potassium Sodium Niobate Lead-Free Piezoelectric Ceramics

چکیده [English]

Due to excellent piezoelectric properties, lead-based ferroelectric materials and more particularly the Pb(Zr, Ti)O3 (PZT) are widely used in actuators, sensors and transducers. However, these ceramics contain more than 60% PbO. Assuming the toxicity of lead oxide, many efforts have been done to develop environmentally friendly and non-hazardous materials. In this paper, potassium-sodium Niobate (KNN) ceramics as the most important family of lead free piezoceramics were fabricated by a solid-state reaction route and synthesis process, sintering and electrical properties of these ceramics were investigated. Characterization of synthesized powders by XRD, DTA/TGA and FTIR revealed that calcination of raw materials at 950˚C leads to homogeneous and single-phase KNN powders. At optimum sintering temperature of 1115˚C, the desirable values of 313, 88pC/N and 18µC/cm2 were obtained for dielectric constant (εr), piezoelectric charge coefficient (d33) and remnant polarization (Pr), respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piezoceramics
  • Potassium-sodium niobate
  • Powder Synthesis
  • Sintering process