Ảnh hưởng của nồng độ Zn, Nb đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của hệ gốm áp điện

Bài viết "Ảnh hưởng của nồng độ Zn, Nb đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của hệ gốm áp điện" nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Zn, Nb (ZN) đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của hệ gốm áp điện Pb0,96Sr0,04(Zr53Ti47)1-x(Zn1/3Nb2/3)xO3 (PSZT-ZN), với x = 0,0 – 2,0...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nồng độ Zn, Nb đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của hệ gốm áp điệnISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 21, NO. 11.2, 2023 7 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ Zn, Nb ĐẾN NHIỆT ĐỘ THIÊU KẾT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỆ GỐM ÁP ĐIỆN Pb0,96Sr0,04(Zr53Ti47)1-x(Zn1/3Nb2/3)xO3EFFECT OF Zn, Nb CONCENTRATION ON SINTERING TEMPERATURE AND PROPERTIES OF PIEZOELECTRIC CERAMIC SYSTEMS Pb0.96Sr0.04(Zr53Ti47)1-x(Zn1/3Nb2/3)xO3 Nguyễn Văn Thịnh*, Trần Thanh Hà, Phan Ngọc Kỳ, Hoàng Bá Đại Nghĩa Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng1 *Tác giả liên hệ: thinhdhdn@gmail.com (Nhận bài: 16/8/2023; Sửa bài: 22/10/2023; Chấp nhận đăng: 24/10/2023)Tóm tắt – Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Zn, Nb Abstract - This article studied the effect of Zn, Nb (ZN)(ZN) đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của hệ gốm concentrations on the sintering temperature and properties of theáp điện Pb0,96Sr0,04(Zr53Ti47)1-x(Zn1/3Nb2/3)xO3 (PSZT-ZN), với piezoelectric ceramic system Pb0.96Sr0.04(Zr53Ti47)1-x(Zn1/3Nb2/3)xO3x = 0,0 – 2,0. Gốm áp điện PSZT-ZN được tổng hợp bằng phương (PSZT-ZN), with x = 0.0 – 2.0. The PSZT-ZN piezoelectric ceramicspháp phản ứng pha rắn từ hỗn hợp các oxit. Ảnh hưởng của nồng are synthesized by solid-phase reaction method from a mixture ofđộ ZN đến nhiệt độ thiêu kết và các tính chất của vật liệu được oxides. The influence of ZN concentration on the sinteringnghiên cứu bằng các thiết bị đo và phân tích về chất rắn: đo đặc temperature and materials properties were studied by measuring andtrưng cộng hưởng, phân tích dữ liệu XRD (X-Ray Diffraction) và analysis equipment for solids: resonance measurement, XRD andSEM (Scanning Electron Microscope), đo tính chất điện môi và SEM data analysis, measurement dielectric and ferroelectricsắt điện. Gốm áp điện PSZT – ZN đã thiêu kết tại 950°C, với nồng properties. The PSZT – ZN piezoelectric ceramic was sintered atđộ ZN có giá trị x = 0,05. Các thông số vật lý thể hiện đặc trưng 950°C, with ZN concentration x = 0.05. This material exhibits thecủa gốm áp điện mềm: d33 = 475 pC/N, Qm = 80, kP = 0,62, characteristics of soft piezoelectric ceramics: d33 = 475 pC/N, Qm =TC = 228°C và ? = 7,81 g/cm3. Gốm áp điện (PSZT- ZN) có các 80, kP = 0.62, TC = 228°C and ? = 7.81 g/cm3. Piezoelectric ceramicthông số đặc trưng phù hợp để chế tạo biến tử áp điện ứng dụng (PSZT - ZN) has characteristic parameters suitable for manufacturingtrong công nghệ siêu âm. piezoelectric elements for application in ultrasound technology.Từ khóa - PSZT-ZN; PZT; ZN; gốm áp điện mềm; gốm áp điện Key words - PSZT-ZN; PZT; ZN; soft piezoelectric ceramic; piezoelectric ceramic1. Đặt vấn đề thiện các tính chất của PZT [9, 10]. Nồng độ PZN pha vào Gốm áp điện cấu trúc perovskite ABO3 trên cơ sở dung PZT và tỷ lệ Zr/Ti được xác định theo nguyên tắc, khi tăngdịch rắn của PbTiO3 và PbZrO3 (gọi tắt PZT) là vật liệu hàm lượng PZN thì tỷ lệ Zr/Ti giảm [11]. Lý thuyết đã chỉhiện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ ra rằng gốm áp điện PZT có tỷ lệ Zr/Ti = 53/47 tại biên phathuật khác nhau: chế tạo cảm biến áp điện, biến tử thu phát hình thái học có các tính chất áp điện tốt nhất [12]. Theosóng siêu âm ứng dụng trong hệ thống sonar thụ động và Naratip Vittayakorn cùng cộng sự [13] giải thích rằng, ảnhchủ động… Từ những năm 1950 đến nay, gốm áp điện PZT hưởng của tạp đồng hóa trị Sr2+ sẽ ổn định cấu trúcđã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học với mục đích perovskite của PZT và biên pha hình thái học dịch về phíanghiên cứu cải thiện chế độ công nghệ, đặc tính điện môi, tứ giác. Bán kính ion của Sr2+ và Pb2+ lần lượt là 1,27Å vàsắt điện và áp điện phù hợp cho mỗi ứng dụng. Tuy nhiên, 1,33 Å nên Sr2+ dễ dàng thay thế ion Pb2 + tại vị trí A. Lýnhiệt độ thiêu kết của gốm áp điện trên cơ sở PZT khá cao, thuyết đã giải thích và thực nghiệm đã chứng minh về vậtthông thường khoảng 1200°C. Với nhiệt độ thiêu kết cao liệu áp trên cơ sở PZT có tính chất áp điện tốt. Tuy nhiên,gây ra sự bay hơi của PbO ảnh hưởng đến cấu trúc, các để phù hợp cho mỗi ứng dụng cần phải định hướng nghiênthông số đặc trưng của vật liệu [1]. Đã có nhiều nghiên cứu cứu tổng hợp vật liệu áp điện cứng hay mề ...