Kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin özelliklerinin mikroyapı tasarımı ile geliştirilmesi

Dünyada artan çevre dostu ve sürdürülebilir büyümeyi destekleyen malzemeler konusundaki bilinç, Türkiye'nin de içinde yer aldığı pek çok ülkede kurşun içeren piezoelektrik malzemelerin sınırlandırılmasına yönelik araştırmaları hızlandırmıştır. Bu tez çalışmasında pek çok farklı uygulama için yüksek potansiyel sergileyen NBT esaslı kurşunsuz yönlendirilmiş K0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-Na0.5Bi0.5TiO3 (KBT-BT-NBT) piezoelektrik seramiklerin özelliklerinin hem kimyasal modifikasyon hem de kristalografik yönlendirme yaklaşımıyla geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik (1-x)(K0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3)-xNa0.5Bi0.5TiO3, KBT:BT=2:1 ve x=0.8 olacak şekilde ara basamaklı ve tek basamaklı üretim yöntemiyle üretilmiştir. Yönlenmiş seramikler ise yönlendirilmiş çekirdekle kontrollü tane büyümesi (TGG) yöntemine göre ara basamaklı üretim yöntemiyle elde edilmiş matris içerisine ağırlıkça %5, 10, 15 oranında K0.5Bi0.5TiO3, BaTiO3, Na0.5Bi0.5TiO3 çekirdekler eklenerek ve şerit döküm tekniği kullanılarak şekillendirilip, 1150 ℃ ve 1175 ℃'de 48 saat sinterlendikten sonra başarıyla üretilmiştir. 1150℃'de 48 saat sinterlenmiş %10 BT çekirdekli seramiklerde en iyi yönlenme derecesi %74, ve piezoelektrik sabiti d33=188 pC/N değerleri elde edilirken, 36kV/cm elektrik alan altında %5 BT çekirdekli seramiklerde en yüksek polarizasyon Pr=~25 µC/cm2, %10 NBT çekirdekli seramiklerde ise en yüksek gerinim ~%0,3 ve geniş sinyal piezoelektrik katsayı d_33^*=777 pm/V değerleri elde edilmiştir. Elektriksel karakterizasyon sonuçları, matris kompozisyonuna göre yönlendirme ile hem piezoelektrik katsayının hem de polarizasyon yeteneğinin arttığını göstermiştir.