Sodyum Potasyum Niobat Piezoseramiklerin Spark Plazma Sinterleme Yöntemiyle Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışma, sensör, aktuator ve MEMS uygulamalarında kullanılmakta olan kurşun bazlı piezoelektrik seramiklerin yerini alabilecek nitelikte kurşun içermeyen potasyum sodyum niobat piezoseramiklerinin üretimi ve karakterizasyonundan oluşmaktadır. Potasyum sodyum niobat yapısına lityum katkısı ile elektriksel özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Potasyum sodyum niobat seramiklerinin yoğunlaşma problemlerinin aşılması amacıyla seramikler spark plazma sinterleme yöntemiyle üretilmiştir. Sinterleme işlemi sonrasında %98 üzerinde rölatif yoğunluklara ulaşılmıştır. Yüksek rölatif yoğunluktaki potasyum sodyum niobat seramikleri için gerçekleştirilen ferroelektrik ölçümler de yapının histeretik davranışı sergilediği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırıldığında üretilen lityum katkılı potasyum sodyum niobat seramiklerinin kurşun temelli piezoelektrik seramiklere alternatif teşkil edebilecek potansiyele sahip bir malzeme olduğu görülmüştür.

This study investigated the production and characterization of lead-free potassium sodium niobate piezoelectric ceramics which are possible substitution to hazardous lead-based piezoelectric ceramics that has been found many applications such as sensor, actuator and MEMS. Li substitution in potassium sodium niobate structure aims to improve the electrical properties. In order to overcome densification problems of potassium sodium niobate, ceramics produced by spark plasma sintering method. A relative density of 98% was achieved after sintering. Ferroelectric measurements were performed for relatively high dense potassium sodium niobate. These ceramics exhibited hysteretic behaviour. The obtained results were compared with the literature, produced lithium-substituted potassium sodium niobate piezoelectric ceramics may constitute a potential candidate to lead based piezoelectric ceramic materials.