E-book details

Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru

Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru

Beata Wodecka-Duś

Ebook

Główna treść pracy poświęcona jest ferroelektrycznej ceramice na osnowie tytanianu baru niedomieszkowanego oraz domieszkowanego lantanem i żelazem. Praca adresowana jest do szerokiego grona naukowców, zajmujących się poszukiwaniem i udoskonalaniem nowatorskich materiałów ceramicznych o niezwykle interesujących właściwościach, wykorzystywanych do budowy układów mechatronicznych. Zawarto w niej oryginalne wyniki badań związane głównie z syntezą (metodą konwencjonalną oraz metodą zolowo-żelową) i wytwarzaniem perowskitowej ceramiki na osnowie BaTiO3, charakterystyki jej mikrostruktury i struktury krystalicznej, właściwości dielektrycznych, elektrycznych, piroelektrycznych, termorezystywnych i piezorezystywnych oraz jej możliwości aplikacyjnych. Na tomach pracy opisywane są kolejne kroki, które doprowadziły do otrzymania nowego półprzewodnikowego materiału ceramicznego BLT4 o gigantycznej wartości przenikalności elektrycznej, przy stosunkowo niskim poziomie strat dielektrycznych, co predysponuje otrzymany materiał do zastosowania jako alternatywnego wypełnienia ultrakondensatorów. Ceramika ta wykazuje właściwości piezorezystywne w temperaturze pokojowej, co pozwala przypuszczać, że może stać się materiałem bazowym do potencjalnych zastosowań w piezorezystywnych czujnikach ciśnienia, a powyżej temperatury Curie charakteryzuje się właściwościami pozystorowymi, co może zaowocować jej zastosowaniem w termistorach PTCR. Domieszkowanie ceramiki tytanianu baru lantanu jonami żelaza poprawia jej właściwości piezoelektryczne, a zwłaszcza powoduje znaczny wzrost piezoelektrycznego współczynnika d33, co uplasowuje omawianą ceramikę w grupie materiałów bezołowiowych konkurencyjnych dla ceramiki typu-PZT, przeznaczonych do budowy czujników piezoelektrycznych. Dodatkowym atutem zsyntezowanych materiałów jest ekonomiczna i przyjazna środowisku technologia otrzymywania. Dyskutowane materiały konstrukcyjne z powodzeniem znajdą zastosowanie w innowacyjnych elementach elektronicznych dedykowanych do aplikacji w nowoczesnych układach mechatronicznych i automatycznych.

Spis treści

 

Wstęp / 7

1. Analiza stanu wiedzy w zakresie tematu pracy / 11

2. Metodyka / 21

2.1. Analiza ziarnowa proszków / 21

2.2. Analiza termiczna proszków / 23

2.3. Badanie mikrostruktury i mikroanaliza rentgenowska / 25

2.4. Badania struktury krystalicznej / 28

2.5. Badania dielektryczne / 29

2.6. Spektroskopia impedancyjna / 31

2.7. Badania prądów piroelektrycznych i stałoprądowego przewodnictwa elektrycznego / 33

2.8. Badania piezoelektryczne / 36

3. Technologia ceramiki BLT / 41

3.1. Wytwarzanie ceramiki BLT w fazie stałej metodą konwencjonalną / 42

3.1.1. Etap wstępny procesu technologicznego / 42

3.1.2. Etap drugi procesu technologicznego — synteza / 46

3.1.3. Etap trzeci procesu technologicznego — spiekanie / 48

3.2. Wytwarzanie ceramiki BLT w fazie ciekłej metodą zolowo‑żelową / 49

3.2.1. Etap wstępny procesu technologicznego / 49

3.2.2. Etap drugi procesu technologicznego — kalcynacja / 52

3.2.3. Etap trzeci procesu technologicznego — spiekanie / 56

3.3. Mikrostruktura i skład chemiczny ceramiki BLT / 57

3.4. Struktura krystaliczna ceramiki BLT / 66

4. Właściwości dielektryczne ceramiki BLT / 73

4.1. Przenikalność elektryczna i straty dielektryczne ceramiki BLT otrzymanej metodą konwencjonalną / 73

4.2. Przenikalność elektryczna i straty dielektryczne ceramiki BLT otrzymanej metodą zolowo‑żelową / 82

5. Właściwości elektryczne ceramiki BLT / 89

5.1. Spektroskopia impedancyjna ceramiki BLT / 89

5.1.1. Opis charakterystyk impedancyjnych ceramiki BLT otrzymanej metodą zolowo‑żelową / 96

5.1.2. Opis charakterystyk impedancyjnych ceramiki BLT otrzymanej metodą konwencjonalną / 104

6. Właściwości piroelektryczne ceramiki BLT / 111

6.1. Zmiany natężenia prądu piroelektrycznego w zależności od temperatury polaryzacji / 111

6.2. Zmiany natężenia prądu piroelektrycznego od natężenia pola polaryzacji / 112

7. Właściwości półprzewodnikowe elektroceramiki BLT4 / 117

7.1. Właściwości termorezystywne / 117

7.2. Właściwości piezorezystywne / 121

8. Domieszkowanie ceramiki BLT4 jonami żelaza / 123

8.1. Wprowadzenie / 123

8.2. Technologia / 125

8.2.1. Analiza termiczna proszków ceramicznych / 125

8.2.2. Mikrostruktura i analiza EDS ceramiki BLTF /130

8.2.3. Struktura krystaliczna ceramiki BLTF / 135

8.3. Właściwości dielektryczne ceramiki BLTF / 136

8.4. Spektroskopia impedancyjna ceramiki BLTF / 140

8.5. Temperaturowe zmiany przewodnictwa stałoprądowego ceramiki BLTF / 148

8.6. Procesy przepolaryzowania ceramiki BLTF / 150

8.7. Właściwości piezoelektryczne ceramiki BLTF / 151

9. Możliwości aplikacyjne ceramiki BLT / 155

 

Podsumowanie / 159

Wnioski końcowe / 165

 

Bibliografia / 167

Summary / 183

Резюмe / 184

  • Title: Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru
  • Author: Beata Wodecka-Duś
  • ISBN: 978-83-226-3248-2, 9788322632482
  • Date of issue: 2018-03-26
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_0tfr
  • Publisher: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego