Synthesis of Antiferroelectric NaNbO3 Crystals Obtained by Two-Stage Molten Salt and Topochemical Crystal Transformation Processes and Their Structural Characterization

Yıl 2014, Cilt: 14 Sayı: 3, 67 - 71, 01.12.2014

Ayşe Berksoy Yavuz Umut Başaran Ebru Menşur Alkoy Sedat Alkoy

Öz

When (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) is fabricated with crystallographic texture using reactive templated grain growth (RTGG) it can achieve piezoelectric properties that are comparable to lead zirconate titanate ceramics. NaNbO3 (NN) particles are used as template particles to fabricate textured KNN ceramics. In this study, Plate-like Bi2.5Na3.5Nb5O18 (BNN) precursor particles were produced using molten salt synthesis (MSS) technique in the first stage. In the second stage, NaNbO3 (NN) particles were obtained through topochemical crystal transformation technique. BNN and NN synthesized with various salt / powder ratios at 1150oC and 975oC for 6 h, respectively. The effect of salt/powder ratio on the phase composition and microstructure of BNN and NN crystals were investigated.© Afyon Kocatepe Üniversitesi

Anahtar Kelimeler

-

Plakasal Morfolojide NaNbO3 Antiferroelektrik Kristallerinin İki Aşamalı Ergiyik Tuz ve Topokimyasal Kristal Dönüştürme Yöntemleriyle Sentezlenmesi ve Yapısal Karakterizasyonu

Öz

(K0,5Na0,5)NbO3 (KNN) esaslı seramikler reaktif şablon büyütme tekniği kullanılarak dokulu olarak üretildiklerinde, yüksek piezoelektrik özelliklere sahip olan kurşun zirkonat titanat (PZT) seramikler ile kıyaslanacak özelliklere ulaşmaktadırlar. NaNbO3 (NN) kristalleri, KNN esaslı seramikleri yönlendirmede kullanılan şablon parçacıklardır. Bu çalışmada, ilk aşamada plakasal Bi2,5Na3,5Nb5O18 (BNN) öncü parçacıkları ergiyik tuz yöntemi (MSS) kullanılarak üretilmiştir. İkinci aşamada ise NaNbO3 (NN) parçacıkları topokimyasal kristal dönüştürme tekniği ile elde edilmişlerdir. Çeşitli tuz oranlarındaki BNN ve NN kristalleri sırasıyla 1150oC ve 975oC ‘de 6 saat ısıl işlem uygulanarak sentezlenmiştir. Farklı tuz/toz oranlarının BNN ve NN kristallerinin faz bileşimi ve mikroyapısına olan etkisi araştırılmıştır

Anahtar Kelimeler

NaNbO3 Kristalleri, Topokimyasal Kristal Dönüştürme Yöntemi

Kaynakça

• Berksoy, A and Menşur Alkoy E., 2012. Preperation of lead-free potassium sodium based piezoelectrics and their electromechanical characteristics. Advanced Materials Research, 445, 492-496.
• Chang, Y., Yang, Z., Chao, X., Liu, Z., Wang, Z., 2008. Synthesis and morphology of anisotrıpic NaNbO3 seed crystals. Materials Chemistry and Physics, 111, 195-200.
• Egerton, L., Dillon, D.M., 1959. Piezoelectric and dielectric properties of ceramics in the system potassium-sodium niobate. Journal of the American Ceramic Society, 42 (9), 438-442.
• Hagh, N.M., Kerman, K., Jadidian, B., Safari, A., 2009. Dielectric and piezoelectric properties of Cu2+-doped alkali niobates. Journal of European Ceramic Society Soc., 29 (11), 2325-2332.
• Heartling, G.H., 1999. Ferroelectric ceramic:history and technology. Journal of American Ceramic Society 82(4), 797-818.
• Hollenstein, E., Davis, E., Damjanaovic, D., Setter, N., 2005. Piezoelectric properties of Li- and Ta-modified (K0.5Na0.5)NbO3 ceramics. Applied Physics Letters, 87
• Lv D., ZuO R., Su, S., 2012. Reactive templated grain growth and anisotropic electrical properties of (K0.5 Na0.5)NbO3 ceramics without sintering aid. Journal of Materials Science:Electron, 23, 1367-1372.
• Maeder M.D., Damjanovic, D., Setter N., 2004 Lead free piezoelectric materials. Journal of Electroceramics, 13 (3), 385-392.
• Menşur Alkoy, E., Papila, M., 2010. Microstructural features and electrical properties of copper oxide added potassium sodium niobate ceramics. Ceramic International, 35 (6), 1921-1927.
• Saito, Y., Takao, H., Tani, T., Nonoyama, T., Takatori ,K., Homma, T., Nagaya, T. and Nakamura, M., 2004. Lead-free piezoceramics, Nature, 432, 84-87.
• Zhang M., Fan, H., Chen, L., Yang, C., 2009. Synthesis and formation mechanisms of high aspect ratio plate-like NaNbO3 particles by topochemical microcrystal conversion. Journal of Alloy Compounds, 476, 847- 853.