ساخت، ارزیابی و مقایسه خواص پیزوسرامیک های بر پایه نیوبات سدیم پتاسیم سینترشده در کوره معمولی و کوره مایکروویو

سرامیک های پیزوالکتریک بدلیل بروز رفتار الکترومکانیکی کاربردهای متعددی در زمینه های گوناگون نظیر سنسور، محرک و مبدل دارند. گروه مهمی از پیزوسرامیک های عاری از سرب بر پایه نیوبات سدیم پتاسیم (knn) با خواص پیزوالکتریک نسبتا خوب و دمای کوری بالا هستند. یکی از مشکلات تولید سرامیک های knn که جایگزین شدن آنها به جای پیزوسرامیک های حاوی سرب را به تاخیر انداخته است، سینترپذیری پایین آنها و امکان تبخیر عناصر قلیایی موجود در ترکیب در حین سینترشدن در دمای بالا است. از اینرو در این تحقیق با هدف بهبود رفتار متراکم شدن ترکیبات بر پایه knn، در کنار اصلاح ترکیب شیمیایی، اصلاح و بهینه کردن روش سینترکردن نیز مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از واکنش حالت جامد، ترکیبات litao304/0-knn96/0 با مقادیر مختلف (از 0 تا 10% مولی) srtio3 (st) تولید و برای ساخت نمونه های سرامیکی، ترکیبات حاصل در دو نوع کوره یکی معمولی (باپروفیل حرارتی یک مرحله ای و دو مرحله ای) و دیگری کوره مایکروویو سینتر شدند. آنالیز فازی سرامیک های تولیدی با استفاده از آزمون پراش پرتو ایکس و بررسی ریز ساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی صورت گرفت. ثابت دی الکتریک، ثابت پیزوالکتریک، تغییرات قطبیدگی بر حسب میدان الکتریکی و رفتار کرنشی نمونه ها ناشی از اعمال میدان الکتریکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد افزایش میزان st از 0 تا 10 درصد مولی موجب تغییر ساختار کریستالی از اورتورمبیک به تتراگونال و نهایتا شبه مکعبی می گردد. با اندازه گیری دانسیته و همچنین بررسی ریزساختار سرامیک های تولیدی، مشخص گردید روش سینترکردن دو مرحله ای در مقایسه با یک مرحله ای و همچنین سینترکردن با مایکروویو در مقایسه با سینترکردن معمولی به میزان موثری دمای سینترکردن را کاهش می دهد و رفتار متراکم شدن و خواص الکتریکی سرامیک ها را بهبود می بخشد. به عنوان مثال حداکثر میزان ثابت پیزوالکتریک در سرامیک های سینترشده به صورت یک مرحله ای pc/n 208 اندازه گیری شد در حالیکه با استفاده از روش سینترکردن دو مرحله ای و روش مایکروویو این مقدار به ترتیب به 278 و pc/n 310 افزایش یافت. بهبود خواص مشاهده شده به کاهش میزان تبخیر عناصر قلیایی در حین سینترکردن و حصول ریزساختار متراکم تر و یکنواخت تر نسبت داده شد. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد با اصلاح روش سینترکردن ترکیبات بر پایه knn می توان به میزان قابل ملاحظه ای سینترپذیری آنها را افزایش داد و در نتیجه خواص الکتریکی سرامیک های تولیدی را بهبود بخشید.