Investigation of the electrical conductivity and humidity sensitivity characteristics of BaTiO₃ ceramics with PMMA additive

• Autorzy: Ertug B. , Boyraz T. , Addemir O.

Warianty tytułu

PL

Badanie przewodności elektrycznej i charakterystyka czułości na wilgotność ceramiki BaTiO₃ z dodatkiem PMMA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Humidity sensing is a requirement for human comfort and several industrial processes. There are two main types of humidity-sensing mechanisms. One of them is the protonic sensor which utilizes ionic conductivity due to water physisorption or capillary condensation in micropores. The semiconductor sensors use the changes in electronic conductivity due to water chemisorption. In this study, an ionic type of sensor was fabricated. Barium titanate based ceramic humidity sensors made with PMMA(Polymethyl metacrylate) as the PFA (Pore-forming agent) were investigated. All compositions included 0.18 wt. % of La₂O₃ and three different PMMA contents. The green compacts were heated at 1200-1500 º C for 2-6 h. in air and then furnace cooled. The fundamental characteristics of ceramic humidity sensors, electrical conductivity and humidity sensitivity were determined and discussed in relation to microstructural features, porosity, phase analysis and grain size data. The experimental results of conductivity measurements were evaluated in terms of practical sensor applications.

PL

Pomiar wilgotności jest istotny dla ludzkiej wygody i wielu procesów przemysłowych. Istnieją dwa główne typy mechanizmów wykrywania wilgoci. Jednym z nich jest czujnik protonic, który wykorzystuje przewodnictwo jonowe dzięki fizyko sorpcji wody lub kondensacji kapilarnej w mikroporach. Czujniki półprzewodnikowe wykorzystują zmiany przewodnictwa elektrycznego ze względu na chemisorpcje wody. W ramach niniejszej pracy, zbudowany został czujnik jonowy. Badane były ceramiczne czujniki wilgotności oparte o tytanian baru z dodatkiem PMMA (polimetakrylan metakrylanu) jako czynnika tworzenia porów. Wszystkie badane składy zawierały 0,18%.wag La₂O₃ i trzy różne zawartości PMMA. Zielone pakiety ogrzewano w temperaturze 1200-1500 º C przez 2-6 godzin w powietrzu, a następnie studzono razem z piecem. Podstawowe cechy ceramicznych czujników wilgotności, przewodność elektryczną i wrażliwość na wilgotność zostały określone i omówione w odniesieniu do cech mikrostruktury, porowatości, analizy fazowej i danych o wielkości ziarna. Eksperymentalne wyniki pomiarów przewodności były oceniane w kategoriach praktycznych zastosowań czujników.

Słowa kluczowe

EN

PMMA; barium titanate; microstructure; electrical conductivity; humidity sensitivity

PL

pomiar wilgotności; czujnik protonic; PMMA

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 2
• Strony: 437--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wykr.

Twórcy

autor

Ertug B.

autor

Boyraz T.

autor

Addemir O.

• Gedik University, Department of Metallurgical and Materials Engineering, 34876 Yakacik-Kartal, Istanbul,Turkey

Bibliografia

• [1] E.M. Sterling, Ashrae Winter Meeting 91, 611-621 (1985).
• [2] P.R. Morey, Ashrae Transactions 92, 420-431 (1986).
• [3] V. Matko, D. Donlagic, Sensors and Actuators A 61, 331-334 (1997).
• [4] M. Takahashi, M. Fuji, KONA 20, 84-97 (2002).
• [5] G. Tschulena, A. Lahrmann, Sensors Applications, Sensors in Household Appliances (John Wiley and Sons, 2003) Chap.5 16.
• [6] N. Setter, R. Waser, Acta Mater. 48, 151-178 (2000).
• [7] N. Setter, J. of the European Ceramic Society 21, 1279-1293 (2001).
• [8] E. Matsushita, A. Tanase, Solid State Ionics 97, 45-50 (1997).