فرمولاسیون، ساخت و خواص سرامیک‌های الکتریکی هوشمند با ساختار نانو

خواص، ویژگی ها و کاربردهای مواد هوشمند باعث شده است روز بروز بر اهمیت آنها افزوده شده و تحقیقات علمی و کاربردی فراوانی در خصوص انها صورت پذیرد . در بخش اول این پژوهش برقگیرهای سرامیکی اکسید روی توسط مخلوط پودری حاصل از آسیاب گلوله ای با انرژی بالا ( SPEX ) در ابعاد نانومتری تهیه و سپس قرص های برقگیر حاصل در دماهای مختلف زینتر و بررسی های ریزساختاری و اندازه گیری خواص الکتریکی انجام و در نهایت منحنی ولتاژ - شدت جریان نمونه ها اندازه گیری شد . نتایج حاصل نشان می دهد که برقگیر ساخته شده با استفاده از نانو پودر به روش فوق، دارای ضریب غیرخطی ) )α برابر 60 و ولتاژ شکست برابر 5500 V/cm می باشد که این مقادیر در مقایسه با برقگیر ساخته شده از پودر میکرونی به روش مشابه، افزایش چشمگیری نشان می دهد . در بخش دوم , نمونه هایی با فرمول کلی تیتانات باریم ) ) BaTiO3 و با درصد های مختلف سریم و در ادامه ، نمونه های حاوی سرب و سریم ساخته شدند . نمونه ها ی سری اول تا دمای 1350 ºC و نمونه های سری دوم تا دمای 1200 ºC زینتر شدند . پس از پولیش و الکترود گذاری، خواص الکتریکی آنها در ولتاژ های مختلف بررسی و رفتار ناحیه PTCR و NTCR و سوئیچینگ خودکار نمونه ها بین دو ناحیه با توجه به ویژگی های ریزساختاری به بحث و بررسی گذاشته شد . نتایج حاصل نشان می دهد که این ماده بدون استفاده از ترموستات ، قابلیت تنظیم خودکار درجه حرارت در ولتاژهای مختلف را دارا می باشد که میزان و محدوده دما و ولتاژ توسط فرمولاسیون اولیه و شرایط عملیات حرارتی قابل تغییر می باشد . در بخش سوم، نانو پودر زیرکونات تیتانات سرب ) ) PZT با استفاد ه از فرایند سل ژل آلکوکسیدی تهیه و تشکیل فاز پروسکایت و اندازه کریستالیت ها با استفاده از پراش پرتو ایکس و توزیع اندازه دانه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیزگر لیزری بررسی شد . رفتار حرارتی نمونه ها با استفاده از FT-IR و STA مورد ارزیابی قرار گرفت . در ادامه نمونه ها در محدوده 1150 -1400 درجه سانتیگراد زینتر شد . ریز ساختار و دانسیته نمونه ها بررسی و سپس با الکترودگذاری و قطبی کردن ، ثوابت دی الکتریکی و پیزوالکتریکی نمونه ها به دست آمد . تشکیل تک فاز پروسکایت در دماهای 500 با اندازه کریستالیت های 30-20 ن انومتر و اندازه آگلومره های 200 تا 300 نانومتر صورت گرفت . دانسیته نمونه ها نیز حدود %98 مقدار تئوریک با اندازه دانه های 1-3 میکرومتر تحت چگالش یک ساعته در دمای 1250 °C بود که افزایش قابل ملاحظه زینتر پذیری نمونه ها مشهود است . مقدار ثابت دی الکتریکی و ثابت با ر و ضریب کوپلینگ الکتریکی برای نمونه مذکور بوده که نسبت به پودرهای به دست آمده از روش سنتی مقادیر بهینه شده تری را دارا می باشد .

Keywords:

مواد هوشمند , برقگیر , تیتانات باریم , نانو پودر