Araştırma Makalesi

STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Cilt: 32 Sayı: 3 22 Aralık 2024
PDF İndir
TR EN

STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Kurşunsuz Seramik, Sodyum Bizmut Titatanat, Ferroelektrik, CuO Katkı

Teşekkür

Bu çalışmadaki yapısal ve elektriksel karakterizasyonlara destek sağlayan Gebze Teknik Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümüne ve Piezoaygıtlar araştırma grubuna teşekkür ederiz.

Kaynakça

  1. Acosta, M., Jo, W., & Rödel, J. (2014). Temperature- and Frequency-Dependent Properties of the 0.75Bi1/2Na1/2TiO3–0.25SrTiO3 Lead-Free Incipient Piezoceramic. Journal of the American Ceramic Society, 97(6), 1937-1943. doi: https://doi.org/10.1111/jace.12884
  2. Acosta, M., Novak, N., Rojas, V., Patel, S., Vaish, R., Koruza, J., Rossetti, G. A., Jr., & Rödel, J. (2017). BaTiO3-based piezoelectrics: Fundamentals, current status, and perspectives. Applied Physics Reviews, 4(4). doi: https://doi.org/10.1063/1.4990046
  3. Ang, C., & Yu, Z. (2006). High, Purely Electrostrictive Strain in Lead-Free Dielectrics. Advanced Materials, 18(1),103-106. doi: https://doi.org/10.1002/adma.200500951
  4. Berksoy-Yavuz, A., Kaya, M. Y., Avcı, T., Cakırbas, G., & Menşur, E. (2022). Fabrication of 0.94NBT–0.06BT textured ceramics using plate-like NBT templates and their electrical properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 33(5), 2336-2349. doi: https://doi.org/10.1007/s10854-021-07433-w
  5. Berksoy-Yavuz, A., Kaya, M. Y., Yalcin, E., Gozuacik, N. K., & Mensur, E. (2024). Effect of texture on ultra-high strain behavior in eco-friendly NBT-0.25ST ceramics using NBT template. Journal of the American Ceramic Society, 107(8), 5502-5511. doi: https://doi.org/10.1111/jace.19834
  6. Bobrek, I., Berksoy-Yavuz, A., Kaya, M. Y., Alkoy, S., Okatan, M. B., Misirlioglu, I. B., & Mensur-Alkoy, E. (2021). Temperature Dependent Electrical and Electrocaloric Properties of Textured 0.72PMN- 0.28PT Ceramics*. Integrated Ferroelectrics, 223(1), 214-227. doi: https://doi.org/10.1080/10584587.2021.1964300
  7. Cao, W. P., Li, W. L., Dai, X. F., Zhang, T. D., Sheng, J., Hou, Y. F., & Fei, W. D. (2016). Large electrocaloric response and high energy-storage properties over a broad temperature range in lead-free NBT-ST ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 36(3), 593-600. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.10.019
  8. Cross, L. E. (1987). Relaxor ferroelectrics. Ferroelectrics, 76(1), 241-267. doi: https://doi.org/10.1080/00150198708016945
  9. Cui, C., Pu, Y., Gao, Z., Wan, J., Guo, Y., Hui, C., Wang, Y., & Cui, Y. (2017). Structure, dielectric and relaxor properties in lead-free ST-NBT ceramics for high energy storage applications. Journal of Alloys and Compounds, 711, 319-326. doi: https://doi.org//10.1016/j.jallcom.2017.04.023
  10. EU-Directive. (2003). 2002/96/EC Waste electrical and electronic equipment (WEEE). Official Journal of the European Union L, 37, 24-38.

Kaynak Göster

APA
Yaldiz İnce, G., & Kaya, M. Y. (2024). STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3), 1526-1536. https://doi.org/10.31796/ogummf.1542806
AMA
1.Yaldiz İnce G, Kaya MY. STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ. ESOGÜ Müh Mim Fak Derg. 2024;32(3):1526-1536. doi:10.31796/ogummf.1542806
Chicago
Yaldiz İnce, Gülbeniz, ve Mustafa Yunus Kaya. 2024. “STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 32 (3): 1526-36. https://doi.org/10.31796/ogummf.1542806.
EndNote
Yaldiz İnce G, Kaya MY (01 Aralık 2024) STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 32 3 1526–1536.
IEEE
[1]G. Yaldiz İnce ve M. Y. Kaya, “STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ”, ESOGÜ Müh Mim Fak Derg, c. 32, sy 3, ss. 1526–1536, Ara. 2024, doi: 10.31796/ogummf.1542806.
ISNAD
Yaldiz İnce, Gülbeniz - Kaya, Mustafa Yunus. “STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/3 (01 Aralık 2024): 1526-1536. https://doi.org/10.31796/ogummf.1542806.
JAMA
1.Yaldiz İnce G, Kaya MY. STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ. ESOGÜ Müh Mim Fak Derg. 2024;32:1526–1536.
MLA
Yaldiz İnce, Gülbeniz, ve Mustafa Yunus Kaya. “STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ”. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 32, sy 3, Aralık 2024, ss. 1526-3, doi:10.31796/ogummf.1542806.
Vancouver
1.Gülbeniz Yaldiz İnce, Mustafa Yunus Kaya. STOKİYOMETRİK OLMAYAN NBT-ST SERAMİKLERİNİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNE SİNTERLEME YARDIMCISI CuO KATKISI ETKİSİNİN İNCELENMESİ. ESOGÜ Müh Mim Fak Derg. 01 Aralık 2024;32(3):1526-3. doi:10.31796/ogummf.1542806