LU CFI Zinātniskais seminārs (13.02.2013)

Svina cirkonāta titanāts PZT un dažādas tā modificētas sistēmas dominējušas pjezoelektriskās keramikas tirgū kopš 20. gs. vidus. Svins ir toksisks, tādējādi ir apgrūtināta pjezoleketrisko elementu uzglabāšana pēc lietošanas beigām, turklāt svins ir viegli gaistošs un nonāk apkārtējā vidē keramikas izgatavošanas procesa laikā. Eiropas Savienībā ir izdotas direktīvas, kas ierobežo toksisko elementu izmantošanu elektriskajās ierīcēs un aparātos. Tas liek meklēt iespējas, kā varētu kaut daļēji aizstāt svinu saturošu keramiku. Sārmu niobātu materiāli ir viena no perspektīvākajām bezsvina segnetoelektriskās keramikas klasēm. Liela priekšrocība sārmu niobātu keramikai, salīdzinot ar citiem līdzīgiem perovskīta tipa bezsvina materiāliem, ir samērā augstās Kirī temperatūras – ap 400°C. Kālija nātrija niobāta keramiku raksturo arī augstākas pjezoelektriskās īpašības, salīdzinot ar citu bezsvina keramiku. Galvenā problēma, ar ko saskaras KNN izgatavošanā, ir tā, ka grūti iegūt pilnīgi blīvu keramiku, kas savukārt ietekmē pārējās īpašības. Darba mērķis bija izgatavot blīvu segnetoelektrisko keramiku uz KNN bāzes ar tradicionālo keramikas izgatavošanas tehnoloģiju, ar nolūku uzlabot dielektriskās, segnetoelektriskās un pjezoelektriskās īpašības. Šim nolūkam par modificējošām piedevām izmantoti dažādi oksīdi (Li₂O, ZnO, MnO₂, V₂O₅, WO₃); aizvietots B-apakšrežģa Nb⁵⁺ ar Sb⁵⁺ un veidoti cietie šķīdumi no aizvietotajiem KNN ar bārija titanātu BT. Atbilstoši darba mērķim tika veikta iegūto materiālu struktūras, īpašību izpēte, analīze un likumsakarību noskaidrošana. Keramikas modificēšana veicināja keramikas saķepšanu, palielinot materiāla blīvumu, kā rezultātā pieaug materiāla dielektriskā caurlaidība un pjezoelektriskās īpašības. Aizvietojot KNN keramikas B-apakšrežģa katjonu Nb⁵⁺ ar tādas pašas vērtības katjonu Sb⁵⁺, fāzu pārejas temperatūra T_C pakāpeniski samazinās, palielinot Sb⁵⁺ daudzumu sastāvā, vienlaicīgi dielektriskie, pjezoelektriskie parametri pieaug.