مطالعه اثر تف جوشی دو مرحله ای بر چگالی و خواص الکتریکی نایوبات پتاسیم-سدیم اصلاح شده با لیتیم و آنتیموان

از میان پیزوسرامیک ها، ترکیبات بر پایه سرب به دلیل خواص پیزوالکتریک و الکترومکانیکی عالی، همواره بیش از سایر مواد پیزوالکتریک مورد توجه بوده اند. با این حال، استفاده از سرامیک های مبتنی بر سرب به دلیل سمیت زیاد اکسید سرب و فشار بخار بالای آن در هنگام تف جوشی، مشکلات جدی زیست محیطی ایجاد کرده است. سرامیک های نایوبات پتاسیم - سدیم اصلاح شده باli و sb به دلیل خصوصیات الکتریکی عالی، به عنوان نامزدهای امیدوار کننده سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب در نظر گرفته می شوند که در این پژوهش، ساخت پیزوسرامیک های نایوبات سدیم-پتاسیم اصلاح شده با فرمول شیمیایی (k0.474na0.474li0.052)(sb0.052nb0.948)o3 با روش متداول واکنش حالت جامد انجام شد. به منظور تعیین دمای بهینه سنتز از آنالیز حرارتی (tga) استفاده شد و با بررسی نمودار آنالیز حرارتی، کلسیناسیون تک مرحله ای در دمای ℃750 و به مدت 4 ساعت صورت پذیرفت. نتایج حاصل از آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که + li و+sb5 در شبکه های k0.5na0.5nbo3 حل می شوند و یک محلول جامد با ساختار پروسکایت را تشکیل می دهند. روش تف جوشی دو مرحله ای برای ساخت نمونه ها در نظر گرفته شد و برای دست یابی به دمای بهینه تف جوشی، چگالی و خواص الکتریکی نمونه ها در دماهای مختلف تف جوشی بررسی شد. نتایج حاصل نشان می دهد که نمونه تف جوشی شده در شرایط دو مرحله ای ℃ 880 به مدت 1 ساعت و سپس ℃ 1100 به مدت 1 ساعت دارای چگالی بالا ( % 95= th ρ) و خاصیت دی الکتریک مطلوب (ε = 1012.18) می باشد.

Studying the effect of two step sintering on density and dielectric properties of Li and Sb modified potassium-sodium niobate piezoceramics

Among piezoceramics, lead-based compounds have always received more attention than other piezoelectric materials due to their excellent piezoelectric and electromechanical properties. However, the use of lead-based ceramics has caused serious environmental problems due to the high toxicity of lead oxide and its high vapor pressure during sintering. Li-Sb-modified potassium-sodium niobate ceramics are considered as promising candidates for lead-free piezoelectric ceramics due to their excellent electrical properties. (K0.474Na0.474Li0.052) (Sb0.052Nb0.948) O3 was synthesized by conventional solid state reaction method. In order to determine the optimum temperature of synthesis, thermal analysis (TGA) was used and by examining the thermal analysis diagram, single-stage calcination was performed at a temperature of 750 ͦC for 4 hours. The results of X-ray diffraction analysis showed that Li+ and Sb+5 dissolve in K0.5Na0.5NbO3 networks and form a solid solution with perovskite structure. The two-step sintering method was considered for fabrication of samples and to achieve the optimum sintering temperature, the density, and electrical properties of the samples at different sintering temperatures were investigated. The results showed that the sample sintered at the two-stage condition of 880 ℃ - 1 hour and then 1100 ℃ - 1 hour has a high density ρ = 95% ρth) and a good dielectric property (ε = 1012).