اثر نانو ذرات اکسید روی بر ریزساختار و خواص دی‌الکتریک سرامیک تیتانات باریم

سرامیک‌های (1-x) batio3-x zno با مقادیر x برابر با 0، 0/5، 1 و 2 درصد وزنی با روش حالت جامد تهیه شدند. تاثیر افزودنی نانو ذرات اکسید روی بر چگالش، ریزساختار و خواص دی‌الکتریک سرامیک تیتانات باریم مورد بررسی قرار گرفت. پودر تیتانات باریم با روش حالت جامد در دمای ºc 1200 سنتز شد. نمونه‌ها با روش پرس تهیه و در دمای ºc 1280 تف‌جوشی شدند. با افزودن دو درصد وزنی نانو ذرات اکسید روی، چگالی سرامیک تیتانات باریم از مقدار 93/5 به 98/2 درصد افزایش و درصد تخلخل از مقدار 6/5 به 1/8 کاهش یافت. ریزساختاری متراکم همراه با رشد دانه در نمونه‌های حاوی نانو اکسید روی حاصل شد. کاهش در مقادیر ثابت دی‌الکتریک و اتلاف دی‌الکتریک (تانژانت دلتا) سرامیک تیتانات باریم با افزایش مقدار نانو اکسید روی مشاهده شد. کم‌ترین مقادیر ثابت دی‌الکتریک برای نمونه حاوی دو درصد وزنی نانو اکسید روی ثبت شد. ثابت دی‌الکتریک تیتانات باریم از مقدار 1745 به 895 برای نمونه حاوی دو درصد نانو اکسید روی در فرکانس یک کیلوهرتز کاهش یافت. مقدار اتلاف دی‌الکتریک نمونه‌های حاوی نانو اکسید روی در فرکانس‌های بالا (بیش از یک کیلوهرتز) به یکدیگر بسیار نزدیک و در حد 0/025 بود که کاهش چشمگیری نسبت به سرامیک تیتانات باریم، با اتلاف دی‌الکتریک در حد 0/065 نشان دادند. قطبش باقی‌مانده تیتانات باریم از مقدار μc/cm2 3/7 به μc/cm2 1/2 با افزودن یک درصد وزنی نانو ذرات اکسید روی کاهش یافت. مقدار میدان پسمان‌زدا برای هر دو نمونه در حد kv/cm 3/3 اندازه‌گیری شد.

the effect of zinc oxide nanoparticles on the microstructure and dielectric properties of barium titanate ceramics

(1-x) batio3-x zno ceramics with x values of 0, 0.5, 1, and 2 wt. % were prepared using the solid-state method. the effect of adding zinc oxide nanoparticles on the densification, microstructure, and dielectric properties of barium titanate ceramics was investigated. barium titanate powder was synthesized at a temperature of 1200 °c using the solid-state method. the samples were then prepared by pressing and sintered at 1280 °c. the addition of 2 wt. % zinc oxide nanoparticles increased the density of the barium titanate ceramics from 93.5 % to 98.2 % and reduced the porosity from 6.5 % to 1.8 %. the samples containing zinc oxide nanoparticles exhibited a dense microstructure with grain growth. an increase in the content of zinc oxide nanoparticles led to a decrease in the dielectric constant and dielectric loss (tangent delta) of the barium titanate ceramics. the sample containing 2 wt. % zinc oxide nanoparticles revealed the lowest dielectric constant value. at a frequency of 1 khz, the dielectric constant of barium titanate decreased from 1745 to 895 for the sample containing 2 wt. % zinc oxide nanoparticles. the dielectric loss of the samples containing zinc oxide nanoparticles at high frequencies (above 1 khz) were all around 0.025, which showed a significant reduction compared to the dielectric loss of barium titanate ceramics (around 0.065). the addition of 1 wt. % zinc oxide nanoparticles caused a decrease in the remnant polarization of barium titanate from 3.7 μc/cm² to 1.2 μc/cm². the coercive field for these samples was measured to be around 3.3 kv/cm.