مطالعه تاثیر افزودنی های CuO و CeO۲ بر خواص الکتریکی پیزوسرامیکهای عاری ازسرب (Ba۰.۸۵Ca۰.۱۵)(Zr۰.۱Ti۰.۹)O۳

در این پژوهش پیزوسرامیک های (Ba۰.۸۵Ca۰.۱۵) (Zr۰.۱Ti۰.۹)O۳ (BCZT)با استفاده از روش متداول زینتر سرامیک ها سنتز شدند. به منظور کاهش دمای زینتر و بهبود خواص الکتریکی از افزودنی های CeO۲ و CuO استفاده گردید و برای وارد کردن این اکسیدها به ترکیب BCZT دو حالت بکار گرفته شد. در حالت اول ۰/۱% مولی CeO۲ با مواد اولیه سازنده BCZT ترکیب و موازنه ترکیب مورد نظر طوری انجام شد که Ce۴+ در مکان Aی ساختار پروسکایت BCZT قرار بگیرد ( ([(Ba۰.۸۵Ca۰.۱۵)۰.۹۹۹Ce۰.۰۰۱](Zr۰.۱Ti۰.۹)O۳] :BCCeZT و در حالت دوم، ۰/۱% مولی CuO با مواد اولیه ترکیب شد و با در نظر گرفتن اینکه Cu+۲ وارد مکان Bی ساختار می شود، فرمول Ba۰.۸۵Ca۰.۱۵)[(Zr۰.۱Ti۰.۹ )۰.۹۹۹ Cu۰.۰۰۱]O۳ :BCCuZT) نوشته شد. بعد از انجام فرایند کلسیناسیون، مقدار ۰/۰۴% وزنی از افزودنی های CuO و CeO۲ به ترکیب های سنتز شده فوق افزوده شد. اولی به ترکیب BCCeZT اضافه و ترکیب BCCeZT+ ۰.۰۴ wt.% CuO ایجاد شد و دومی با اضافه شدن به BCCuZT ترکیب BCCuZT + ۰.۴ wt% CeO۲ را تشکیل داد. این چهار ترکیب در دمای ۱۳۵۰œCزینتر 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 ۱Hz 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 + ۰.۰۴ wt.% Ce دارای بهترین خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک r=۳۵۸۵ ، Smax=۰%/۰۴۷ (در میدان (۰/۵kV/mm، Pr=۱۵C/cm۲ و d۳۳*=۹۶۷pm/V بود که در مقایسه با نمونه BCZT خالص خواص الکتریکی بهبود قابل ملاحظه ای داشت.