Kurşun içermeyen BNBT6 piezoelektrik seramiklerin elektriksel özellikleri üzerine Fe2O3, Nb2O5 ve Ta2O5 ilavelerinin etkisinin araştırılması

Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik, BNBT6, Perovskit, Dielektrik Günümüzde, en çok kullanılan piezoelektrik seramikler kurşun (Pb) içeren perovskit tabanlı ferroelektrik seramiklerdir. Fakat bilindiği üzere kurşun, insan böbreklerine, beyine ve sinir sistemine zarar verebilecek zararlı bir maddedir. Bu sebeple 2003 yılında Avrupa Birliği, piezoelektrik seramik grubundaki en önemli bileşik olan Kurşun Zirkonat Titanat (PZT)' ı daha güvenli alternatifler ile değiştirilmesi gereken tehlikeli bir malzeme olarak tanımlamıştır. Alternatif çalışmalar sonucunda K0,5Na0,5NbO3 (KNN) ve Bi0,5Na0,5TiO3 (BNT) gibi malzemeler keşfedilmiştir. Bu çalışmada, çalışmasında kurşun içermeyen seramikler grubunda bulunan (BNBT100x- 2F / 2FN / 2FT) x = 0.06 piezoelektrik seramiğe Fe2O3 , Ta2O5 ve Nb2O5 katkısının faz dağılımına, mikroyapıya ve elektriksel özelliklere olan etkileri araştırılmıştır. Çalışmada sırasıyla sitokiyometrik olarak belirlenen tozlar karıştırılıp, kurutulmuş ardından kalsinasyon işlemine tabi tutulmuşlardır. Kalsine edilen tozlar tekrardan öğütülerek elenmişlerdir. Elde edilen tozlar granüle edilip 100 MPa basınç ile soğuk preslenmiştir. Pelet olarak hazırlanan numuneler 1150 °C açık atmosferde sinterlenmiştir. BNBT6 piezoelektrik seramikte oluşan fazlar X-Işını Difraktometresi (XRD) analizi ile incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak tane morfolojileri incelenmiştir. Molekül veya bileşik yapısında bulunan bağların incelenmesi için Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi (FT-IR) analizi yapılmıştır. Çalışmanın sonuç kısmında uygulamaya dair elde edilen veriler değerlendirilmiştir. Katkılar ile elektriksel özelliklerin iyileştiği görülmüştür. Sadece Fe2O3 ilavesi ile elde edilen dielektrik sabiti Fe2O3 - Ta2O5 ile Fe2O3 - Nb2O5 göre düşük kaldığı tespit edilmiştir. En yüksek dielektrik sabitin ve d33 değerinin Fe2O3 - Nb2O5 katkılaması ile elde edildiği görülmüştür. Sinterleme sonucunda tüm bileşimlerde yoğunluk değeri %93 üzerinde çıkmıştır.