tailieunhanh - Ảnh hưởng của nồng độ PMnN đến cấu trúc và các tính chất áp điện của hệ gốm PZT-PZN-PMnN

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu chế tạo hệ gốm áp điện (Zr0,47Ti0,53)O3– (0,35 - x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3– xPb(Mn1/3Nb2/3)O3 và khảo sát ảnh hưởng của nồng độ PMnN đến cấu trúc, tính chất áp điện của hệ gốm, đồng thời xác định nồng độ PMnN tối ưu có tính chất sắt điện, áp điện mạnh, hệ số phẩm chất Qm lớn và tổn hao tanδ thấp. | TẠP CHÍ KHOA HỌC, ðại học Huế, Số 65, 2011 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ðỘ PMnN ðẾN CẤU TRÚC VÀ CÁC TÍNH CHẤT ÁP ðIỆN CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN Phan ðình Giớ, Lê ðại Vương Trường ðại học Khoa học, ðại học Huế TÓM TẮT Gốm 0,65Pb(Zr0,47Ti0,53)O3–(0,35 - x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–xPb(Mn1/3Nb2/3)O3 (viết tắt là PZT–PZN–PMnN) ñã ñược chế tạo bằng phương pháp truyền thống kết hợp với phương pháp columbit. Ảnh hưởng của nồng ñộ PMnN tới cấu trúc và các tính chất áp ñiện của vật liệu ñã ñược nghiên cứu. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng, tạp phức PMnN ñã làm thay ñổi cấu trúc và tính chất áp ñiện của vật liệu. Với nồng ñộ PMnN tăng, cấu trúc của vật liệu chuyển từ pha tứ giác sang pha mặt thoi, hệ số phẩm chất cơ học tăng và ñạt giá trị cực ñại tại 0,075 mol PMnN. Tại nồng ñộ này, tổn hao ñiện môi ñạt giá trị nhỏ nhất. Biên pha hình thái học (MPB) của hệ gốm PZT–PZN–PMnN ñã ñược xác ñịnh tại mol PMnN. Tại nồng ñộ này gốm có tính chất ñiện cơ tốt nhất với kp = 0,47, d31 = 128pC/N, Qm = 1417, tanδ = 0,004 và có khả năng ứng dụng ñể chế tạo các biến tử siêu âm công suất. 1. Mở ñầu Hơn 5 năm trở lại ñây, các nhà khoa học vật liệu trên thế giới chú trọng nghiên cứu và ứng dụng các hệ vật liệu ña thành phần, ñặc biệt là các nhóm vật liệu kết hợp giữa PZT và các sắt ñiện relaxo như: PZN–PZT, PZT–(Mn1/3Nb2/3)O3, Pb(Mn1/3Sb2/3)O3–PZT, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PZN–PZT, (Mn1/3Nb2/3)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 – PZT,. do chúng ñáp ứng các yêu cầu ứng dụng chế tạo biến tử công suất, biến thế áp ñiện, mô tơ siêu âm ðây là loại vật liệu có các tính chất như tổn hao tanδ thấp; hằng số ñiện môi ε lớn; hệ số phẩm chất Qm lớn và hệ số liên kết ñiện cơ kp lớn [4, 6]. Trong các nhóm vật liệu trên, hệ vật liệu PZT-PZN và PZT-PMnN ñược nhiều nhà khoa học trong nước và thế giới quan tâm nghiên cứu nhiều nhất [1, 2, 3, 6, 9, 10]. Hệ vật liệu PZT-PZN thường có hằng số ñiện môi lớn, tính chất áp ñiện và sắt ñiện tốt. Tuy nhiên lại có hệ số phẩm chất Qm thấp, tổn hao ñiện môi tanδ lớn. Trong khi ñó, hệ PZT-PMnN lại có