In the last two decades, extensive research has been conducted on lead-free piezoceramics to find alternatives to lead-zirconate-titanate (PZT) and its derivatives, which are widely utilized in electromechanical devices, including actuators, transducers, sensors, energy harvesting, and energy storage applications. Among these studies, sodium bismuth titanate (Na0.5Bi0.5TiO3-NBT) based ceramics and compositions near the morphotropic phase boundary (MPB) are notable for their electrical properties. A recent study modified the NBT ceramic composition with strontium titanate (SrTiO3-ST). The non-stoichiometric ceramic composition [Na0,5Bi0,5TiO3]0,75[Sr1-yTiO3-x]0,25-NBT-SnT (where x=0.25) was synthesized via solid-state calcination, and the effect of CuO additives on sintering performance and properties was investigated. The synthesis process achieved a significant proportion of the NBT-SnT phase in pseudo cubic symmetry. Secondary phase formation during sintering was observed to increase with CuO sintering aid. The highest density was achieved with ceramics containing 0.5% CuO sintered at 1200°C for 3 hours. For these ceramics, the dielectric constant (K) ranged from 570 to 1300 at a frequency of 10 kHz, with dielectric loss (tan δ) values ranging from 0.04 to 0.11, indicative of relaxor ferroelectric behavior with a degree of diffuse phase transition (γ) ranging from 1.84 to 1.99.
The authors acknowledge Gebze Technical University, the Department of Materials Science and Engineering, and the Piezodevices research group for their support in the structural and electrical characterizations of this study.
Son yirmi yıllık süreçte, elektromekanik cihazlarda, enerji hasadı ve enerji depolama uygulamalarında yaygın kullanıma sahip kurşun zirkonat titanat ve türevi seramiklere alternatif olarak kurşun içermeyen piezoseramiklerin araştırılması ve geliştirilmesi üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bu araştırmalar içerisinde sodyum bizmut titanat (Na0.5Bi0.5TiO3-NBT) esaslı seramikler ve morfotropik faz sınırı (MFS) kompozisyonları sergiledikleri elektriksel özellikler ile öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, NBT seramik bileşimi stronsiyum titanat (SrTiO3-ST) ile modifiye edilmiştir. [Na0,5Bi0,5TiO3]0,75[Sr1-xTiO3-x]0,25-NBT-SnT (x=0,25) kimyasal formülünce stokiyometrik olmayan seramik kompozisyonu katı hal kalsinasyon yöntemiyle sentezlenmiş ve CuO katkısının sinterleme performansı ve özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Sentezleme işlemi sonrasında psedokübik simetride NBT-SnT fazının yüksek oranda oluştuğu görülmüştür. Sinterleme yardımcısı CuO katkısı miktarına bağlı olarak sinterleme işleminde ikincil faz oluşumu gözlenmiştir. En yüksek yoğunlaşma oranı %0,5 CuO katkılı seramiklerde 1200 °C’de 3 saat sinterleme ile elde edilmiştir. Bu seramikler için 10 kHz frekansında dielektrik sabiti (K) 570 ila 1300 arasında, dielektrik kayıp (tan ) değerleri 0,04 ila 0,11 arasında, relaksör ferroelektrik davranışa işaret eden yayınımsallık derecesi () ise 1, 84 ila 1,99 arasında değişmektedir.
Bu çalışmadaki yapısal ve elektriksel karakterizasyonlara destek sağlayan Gebze Teknik Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümüne ve Piezoaygıtlar araştırma grubuna teşekkür ederiz.
Primary Language | Turkish |
---|---|
Subjects | Materials Engineering (Other) |
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Early Pub Date | December 12, 2024 |
Publication Date | |
Submission Date | September 3, 2024 |
Acceptance Date | November 14, 2024 |
Published in Issue | Year 2024 Volume: 32 Issue: 3 |