Nghiên cứu chế tạo và các tính chất vật lý của hệ gốm đa thành phần trên cơ sở PZT và các vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe - 1

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Lời cảm ơn

Tr−ớc tiên, tôi xin bμy tỏ lời cảm ơn chân thμnh vμ sù tri

ân sâu sắc đến Thầy Giáo PGS. TS. Phan Đình Giớ đã tận tình h−íng dÉn vμ truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu, giúp tôi thực hiện tốt đề tμi luận án nμy.

Tôi xin chân thμnh cảm ơn quí thầy cô giáo trong Khoa Vật Lý, Tr−ờng Đại học Khoa học Huế đã dạy dỗ, vμ tạo

điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tμi. Bên cạnh đó tôi cũng nhận đ−ợc sự quan tâm tạo điều kiện vμ giúp đỡ của Tr−ờng Cao đẳng Công nghiệp Huế, Khoa Công nghệ Hóa - Môi tr−êng vμ sự động viên của bạn bè

đồng nghiệp.

Cuối cùng, lòng biết ơn trân trọng dμnh cho Gia đình đặc biệt lμ Bμ Nội, Vợ Con vμ những ng−ời thân luôn ở bên tôi, hỗ trợ vật chất vμ động viên tinh thần, giúp tôi thực hiện tốt

đề tμi luận án.

Có thể bạn quan tâm!

• Nghiên cứu chế tạo và các tính chất vật lý của hệ gốm đa thành phần trên cơ sở PZT và các vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe - 2
• Sự Phụ Thuộc Của Mật Độ Gốm Vào Nồng Độ Cuo Và Nhiệt Độ Thiêu Kết 97
• Ô Cơ Sở Perovskite Lập Phương (A) Và Mạng Ba Chiều Của Bo6 (B) [81]

Xem toàn bộ 161 trang tài liệu này.

HuÕ, 2014

Lê Đại V−ơng

----------

LÊ ĐẠI VƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA HỆ GỐM ĐA THÀNH PHẦN TRÊN CƠ SỞ PZT VÀ CÁC VẬT LIỆU SẮT ĐIỆN CHUYỂN PHA NHÒE

Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 62.44.01.04

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Phan Đình Giớ

HUẾ, 2014

Lời cảm ơn

Tr−ớc tiên, tôi xin bμy tỏ lời cảm ơn chân thμnh vμ sù tri

ân sâu sắc đến Thầy Giáo PGS. TS. Phan Đình Giớ đã tận tình h−íng dÉn vμ truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu, giúp tôi thực hiện tốt đề tμi luận án nμy.

Tôi xin chân thμnh cảm ơn quí thầy cô giáo trong Khoa Vật Lý, Tr−ờng Đại học Khoa học Huế đã dạy dỗ, vμ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tμi. Bên cạnh đó tôi cũng nhận đ−ợc sự quan tâm tạo điều kiện vμ giúp đỡ của Tr−ờng Cao đẳng Công nghiệp Huế, Khoa Công nghệ Hóa - Môi tr−êng vμ sự động viên của bạn bè đồng nghiệp.

Cuối cùng, lòng biết ơn trân trọng dμnh cho Gia đình đặc biệt lμ Bμ Nội, Vợ Con vμ những ng−ời thân luôn ở bên tôi, hỗ trợ vật chất vμ động viên tinh thần, giúp tôi thực hiện tốt

đề tμi luận án.

HuÕ, 2014

Lê Đại V−ơng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Huế dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phan Đình Giớ. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Lê Đại Vương

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

PT PbTiO3

PZ PbZrO3

PZT PbZr1-xTixO3

PZN Pb(Zn1/3Nb2/3)

PMnN Pb(Mn1/3Nb2/3)

PNN Pb(Ni1/3Nb2/3)

PZT-PZN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) PZT-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Mn1/3Nb2/3) PZT-PMnS Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Mn1/3Sb2/3)

PZT-PSN-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Sb1/2Nb1/2) – Pb(Mn1/3Nb2/3) PZT-PZN-PMN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) – Pb(Mg1/3Nb2/3) PZT-PZN-PMnN Pb(Zr,Ti)O3 – Pb(Zn1/3Nb2/3) – Pb(Mn1/3Nb2/3)

TC Nhiệt độ Curie (oC)

Tm Nhiệt độ ứng với hằng số điện môi cực đại (oC)

BX Biến tử áp điện dạng xuyến

BG Biến tử áp điện Langevin

Cs Điện dung của mẫu

ER Ergodic relaxor

NER Non – ergodic relaxor

TB Nhiệt độ Burn

Tf Nhiệt độ đông cứng

HWHM Độ bán rộng của vạch Raman

BO Phương pháp trộn các ôxít vị trí B

% kl Phần trăm khối lượng

kp Hệ số liên kết điện cơ theo phương bán kính

kt Hệ số liên kết điện cơ theo phương bề dày

Qm Hệ số phẩm chất cơ học

d31 Hệ số áp điện theo phương ngang

P Độ phân cực

Pr Độ phân cực dư

Ps Độ phân cực tự phát

E Điện trường

EC Điện trường kháng

t Thừa số xếp chặt

Zm Giá trị cực tiểu của tổng trở

 Độ nhòe

ε Hằng số điện môi

 Góc nhiễu xạ

tanδ Tổn hao điện môi

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6

1.1 Cấu trúc perovskite ABO36

1.2. Đặc trưng sắt điện thông thường 8

1.2.1. Hiện tượng tồn tại phân cực tự phát trong các tinh thể sắt điện 8

1.2.2. Nhiệt độ Curie và sự chuyển pha 10

1.2.3. Đường trễ sắt điện 12

1.2.4. Cấu trúc đômen sắt điện 16

1.3. Đặc trưng sắt điện chuyển pha nhòe 18

1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu gốm áp điện trên cơ sở PZT. 24

1.4.1. Vật liệu PZT pha tạp đơn 24

1.4.2. Vật liệu PZT pha tạp phức 27

1.5. Phổ tán xạ Raman 31

1.6. Kết luận chương 1 33

CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP VẬT LIỆU, CẤU TRÚC VÀ VI CẤU TRÚC CỦA HỆ GỐM PZT – PZN – PMnN 34

2.1. Tổng hợp hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN 34

2.2. Cấu trúc và vi cấu trúc của hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN 41

2.2.1. Cấu trúc và vi cấu trúc của nhóm vật liệu MP 41

2.2.2. Cấu trúc và vi cấu trúc của nhóm vật liệu MZ 44

2.3. Các phương pháp nghiên cứu tính chất của vật liệu 49

2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tính chất điện môi 49

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất áp điện 51

2.3.3. Phương pháp nghiên cứu tính chất sắt điện 55

2.4. Kết luận chương 2 57

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN MÔI, SẮT ĐIỆN VÀ ÁP ĐIỆN CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN 58

3.1. Tính chất điện môi của hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 59

3.1.1. Hằng số điện môi của các nhóm mẫu MP, MZ ở nhiệt độ phòng 59

3.1.2. Sự phụ thuộc của hằng số điện môi theo nhiệt độ 60

3.1.3. Sự phụ thuộc của tính chất điện môi vào tần số của trường ngoài 64

3.2. Tính chất sắt điện của hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 68

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ PZT và tỷ số Zr/Ti đến tính chất sắt điện của hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN tại nhiệt độ phòng 68

3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất sắt điện của hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN 70

3.3. Tính chất áp điện của hệ vật liệu PZT- PZN-PMnN 73

3.4. Kết luận chương 3 79

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Fe2O3, CuO ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỆ GỐM PZT-PZN-PMnN 81

4.1. Ảnh hưởng của Fe2O3 đến các tính chất của hệ gốm PZT-PZN-PMnN 81

4.1.1. Ảnh hưởng của Fe2O3 đến cấu trúc, vi cấu trúc của hệ gốm PZT–PZN–PMnN 81

4.1.2. Ảnh hưởng của Fe2O3 đến tính chất điện môi của hệ gốm PZT-PZN-PMnN 84

4.1.3. Ảnh hưởng của Fe2O3 đến tính chất áp điện của hệ gốm PZT-PZN-PMnN 91

4.1.4. Ảnh hưởng của Fe2O3 đến tính chất sắt điện của hệ gốm PZT-PZN-PMnN 94

4.2. Ảnh hưởng của CuO đến hoạt động thiêu kết và các tính chất điện của hệ gốm PZT–PZN–PMnN 96

4.2.1. Ảnh hưởng của CuO đến hoạt động thiêu kết của hệ gốm PZT–PZN–PMnN..96

4.2.2 Ảnh hưởng của CuO đến tính chất điện của hệ gốm PZTPZNPMnN 101

4.3. Thử nghiệm chế tạo máy rửa siêu âm trên cơ sở biến tử áp điện PZT-PZN- PMnN 112

4.4. Kết luận chương 4 115

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

Xem tất cả 161 trang.