โครงสร้างผลึก และสมบัติทางไฟฟ้าของเซรามิกไร้สารตะกั่ว BNT-BKT-BZT: ผลของอุณหภูมิซินเตอร์

Abstract

       เซรามิกไร้สารตะกั่วเพียโซอิเล็กทริกในระบบ 0.70(Bi_0.5Na_0.5TiO₃)-0.20(Bi_0.5K_0.5TiO₃)-0.10(BaZr_0.20Ti_0.80O₃) หรือเรียกย่อ ๆ ว่า BNT-BKT-BZTถูกเตรียมด้วยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็ง โดยผงผลึก Bi_0.5Na_0.5TiO₃[BNT]และผงผลึก Bi_0.5K_0.5TiO₃ [BKT]ถูกเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 850 C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง สำหรับผงผลึก BaZr_0.20Ti_0.80O₃[BZT] ถูกแคลไซน์ที่ 1350 C เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ตามลำดับ นำผงผลึก BKT-BKTBZT ในสัดส่วน0.70:0.20:0.10 มาเผาซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 1050-1175 °C ศึกษาโครงสร้างผลึกของ BNT-BKT-BZT ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) พบว่าเซรามิกมีโครงสร้างเฟสร่วมกันระหว่างรอมโบฮีดรอล และเททระโกนอลโดยจะมีลักษณะเป็นเททระโกนอลมากขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิซินเตอร์ จากการศึกษาสมบัติไดอิเล็กทริกของเซรามิก พบว่าเซรามิกในทุกๆ ตัวอย่างมีพฤติกรรมแบบรีแลกเซอร์เฟร์โรอิเล็กทริก และพบว่าเซรามิกที่เผาซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 1150 °C มีค่าไดอิเล็กทริกสูงสุดและค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกต่ำสุดเป็น 5053 และ 0.02

      Lead-freepiezoelectric 0.70 (Bi_0.5Na_0.5TiO₃)-0.20(Bi_0.5K_0.5TiO₃)-0.10(BaZr_0.20Ti_0.80O₃) ceramic (abbreviated as BNT-BKT-BZT) was prepared by the solid-state reaction method. BNT, BKT and BZT powders were calcined separately at 850 °C/2h, 850 °C/2h and 1350 °C/3h, respectively. The BNT-BKT-BZT calcined powders in the ratio of 0.70:0.20:0.10 were sintered between 1050-1175 °C. The crystal structure of BNT-BKT-BZT was characterized by X-ray diffraction (XRD). The results indicated that a coexistence of rhombohedral (R) and tetragonal (T) phases occurs in the system, which tends to evolve into a tetragonal symmetry. The results of dielectric constant exhibited relaxor ferroelectric in all compositions. The optimum sintering temperature was found at 1150 °C which showed the maximum dielectric constant (e_SA) and lowest dielectric loss (tand) are5053 and 0.02.