مطالعه تاثیر افزودنی های CuO و CeO2 بر خواص الکتریکی پیزوسرامیک های عاری از سرب Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3)

در  این پژوهش پیزوسرامیک های  (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9)O3 (BCZT) با استفاده از روش متداول زینتر سرامیک ها سنتز شدند. به منظور کاهش دمای زینتر و بهبود خواص الکتریکی از افزودنی های CeO2 و CuO استفاده گردید و برای وارد کردن این اکسیدها به ترکیب BCZT دو حالت بکار گرفته شد. در حالت اول %1/0 مولی CeO2 با مواد اولیه سازنده BCZT ترکیب و موازنه ترکیب مورد نظر طوری انجام شد که Ce4+ در مکان Aی ساختار پروسکایت BCZT قرار بگیرد  [(Ba0.85Ca0.15)0.999Ce0.001](Zr0.1Ti0.9)O3] :(BCCeZT) و در حالت دوم، %1/0 مولی CuO با مواد اولیه ترکیب شد و با در نظر گرفتن اینکه 2+Cu وارد مکان Bی ساختار می شود، فرمول (Ba0.85Ca0.15)[(Zr0.1Ti0.9)0.999 Cu0.001]O3 :BCCuZT نوشته شد. بعد از انجام فرایند کلسیناسیون، مقدار %04/0 وزنی از افزودنی های CuO و CeO2 به  ترکیب های سنتز شده فوق افزوده شد. اولی به ترکیب BCCeZT اضافه و ترکیب BCCeZT+ 0.04 wt.% CuO ایجاد شد و دومی با اضافه شدن به BCCuZT ترکیب BCCuZT + 0.4 wt% CeO2 را تشکیل داد. این چهار ترکیب در دمای °C1350زینتر شدند و ریزساختار و ترکیب شیمیایی آن ها توسط آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه X بررسی گردید. تغییرات قطبش و کرنش با میدان الکتریکی توسط مدار سایر-تاور اصلاح شده در فرکانس Hz1 اندازه گیری شد. تغییرات نفوذپذیری با دما نیز با استفاده از دستگاه LCRمتر مجهز به ستاپ ثبت دما اندازه گیری گردید. طبق نتایج بدست آمده، این افزودنی ها ضمن کاهش دمای زینتر باعث بهبود رفتار دی الکتریک سرامیک BCZT شدند. ترکیب BCCuZT + 0.04 wt.% Ce دارای بهترین خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک 3585=ɛr، 047/0%=Smax (در میدان kV/mm5/0)، C/cm215=Pr و pm/V967=d33* بود که در مقایسه با نمونه BCZT خالص خواص الکتریکی بهبود قابل ملاحظه ای داشت.

* فرمول ها به درستی نمایش داده نمی شوند.