مطالعه تاثیر افزودن بیسموت قبل و بعد از کلسیناسیون بر خواص الکتریکی پیزوسرامیک‌های (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3

ترکیب پیزوالکتریک عاری از سرب Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 (BCZT) با استفاده از روش متداول سرامیک‌ها سنتز و اثر افزودن 1/0% مولی Bi2O3 بر فرایند زینتر و خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک این ترکیب مطالعه شد. در راستای کاهش اتلاف بیسموت در دماهای بالای کلسیناسیون و زینتر BCZT، ، دو روش متفاوت برای افزودن بیسموت به ساختار این ترکیب بکار گرفته شد؛ در روش اول، Bi2O3 مطابق فرمولاسیون ([(Ba0.85,Ca0.15)1-xBi3x/2](Zr0.1,Ti0.9)O3 با جبران بار در مکان‌های A-ی ساختار با سایر مواد اولیه مخلوط گردید و در روش دوم، ابتدا ترکیب BCZT سنتز و سپس Bi2O3 بدون جبران بار با این ترکیب مخلوط شد و پس از شکل دهی، سرامیک‌های BCZT-Bi زینتر گردیدند. آنالیزهای فازی و ریزساختاری با استفاده از تکنیک پراش اشعه‌‌ی X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گردید. نمودارهای وابستگی دمایی و فرکانسی خواص دی الکتریک، بیانگر آن بود که با اضافه کردن 1/0% مولی Bi2O3 این سرامیک‌ها از رفتار طبیعی مواد فروالکتریک تبعیت می کنند. نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که اضافه کردن بیسموت بعد از سنتز BCZT نسبت به روش دوم در افزایش چگالی و بهبود خواص الکتریکی موثرتر می‌باشد. در دمای زینتر °C1350 برای ترکیب BCZT-Bi0.1 ضرایب پیزوالکتریک مستقیم و معکوس، فاکتور جفت‌شدگی الکترومکانیکی و قطبش باقی مانده به ترتیب d33=325 pC/m، d33*=675 pm/V، kp=0.42 و Pr=10.4 µC/cm2 به دست آمد.