Wytwarzanie materiału BCT o właściwościach piezoelektrycznych w celu zastąpienia zawierającego ołów materiału PZT

• Autorzy: Gromada Magdalena

Warianty tytułu

EN

Production of BCT material with piezoelectric properties to replace lead-containing PZT material

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie w przemyśle występuje silna potrzeba opracowania bezołowiowych materiałów piezoelektrycznych do zastosowań w energetyce, elektronice i medycynie. W pracy przedstawiono technologię wytwarzania proszku i tworzywa perowskitowego tytanianu wapniowo-barowego (BCT) wykazującego właściwości piezoelektryczne. Określono najważniejsze właściwości proszku BCT pod względem składu fazowego, morfologii, porowatości proszku, rozkładu wielkości cząstek i analizy termograwimetrycznej. Opracowano parametry w procesie formowania tworzywa metodą prasowania jednoosiowego i doprasowywania izostatycznego. Zoptymalizowano parametry wypalania tworzywa w celu uzyskania odpowiedniego poziomu zagęszczenia przy zapewnieniu jak najmniejszych wielkości ziaren w tworzywie. Wyznaczono wszystkie wymagane parametry uzyskanego materiału po wypaleniu tj.: skład fazowy, stopień zagęszczenia, mikrostruktura, współczynnik rozszerzalności cieplnej, wytrzymałość na zginanie, twardość i odporność na kruche pękanie. Uzyskane wyniki badań wskazują, że materiał ten może z powodzeniem zastąpić powszechnie stosowany PZT, zawierający w swym składzie nieprzyjazny dla środowiska ołów.

EN

Presently, there is a strong need in the industry to develop lead-free piezoelectric materials for applications in power engineering, electronics and medicine. This paper presents a technology for the production of perovskite calcium barium titanate (BCT) powder and material with piezoelectric properties. The most important properties of the BCT powder in terms of phase composition, morphology, powder porosity, particle size distribution and thermogravimetric analysis, were determined. Parameters in the forming process by both uniaxial and isostatic pressing were developed. The parameters of material sintering were optimized in order to obtain the appropriate level of compaction While ensuring the smallest grain sizes in the material. All required parameters of the obtained material after sintering were determined, i.e. phase composition, densification degree, microstructure, coefficient of thermal expansion, bending strength, hardness, and fracture toughness. The obtained results indicate that this material can successfully replace the commonly used PZT, which contains environmentally unfriendly lead.

Słowa kluczowe

PL

piezoelektryki; ceramika funkcjonalna; materiały perowskitowe; tytanian wapniowo-barowy; BCT

EN

piezoelectrics; functional ceramics; perovskite materials; calcium-barium titanate; BCT

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 5
• Strony: 43--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Gromada Magdalena

• Instytut Energetyki - Instytut Badawczy, Warszawa

Bibliografia

• [1] Buc'ko M. M., Wilk A., Lis J ., Toczek A., Kozielski L.: Photoluminescence and electrical properties in Prmodified (Ba1-XCax)TiOg multifunctional ceramics, Processing and Application of Ceramics 2020, nr 14, str. 77—82.
• [2] F eliksik K., Kozielski L., Szafraniak—Wiza I., Goryczka T., Adamczyk—Habraj ska M.: Dielectric and Impedance Studies of (Ba,Ca)Ti03 Ceramics Obtained from Mechanically Synthesized Powders, Materials 2019, nr 12, 4036.
• [3] Gromada M., Biglar M., Trzepieciński T., Stachowicz F.: Characterisation of BaTiO3 piezoelectric perovskite material for multilayer actuators, Bulletin of Materials Science 2017, nr 40, str. 759-771.
• [4] Jayanthi S., Kutty T.R.N.: Extended phase homogeneity and electrical properties of barium calcium titanate prepared by the wet chemical methods, Materials Science and Engineering: B 2004, nr 110, str. 202-212.
• [5] Kozielski L., Wilk A., Bućko MM., Banys J.: A Large Piezoelectric Strain Recorded in BCT Ceramics Obtained by a Modified Pechini Method, Materials 2020, nr 13, 1620.
• [6] Souza A.E, Silva KA,. Santos G.T.A, Moreira M.L., Volanti D.P., Teixeira S.R., Longo E.: Photoluminescence of barium—calcium titanates obtained by the microwave-assisted hydrothermal method (MAH), Chemical Physics Letters 2010, nr 488, str. 54-56.