Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sacrificial paste for fabrication of ceramic materials by layer-by-layer method

Falkowski P., Scisel K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1459--1464

EN

The aim of the work was to develop a sacrificial paste suitable for securing channels during shaping of ceramic materials with internal structures via combination of tape casting and soft lithography. Poly(ethylene glycol) methyl ether and polyethylene glycols with different molecular weight were selected as a main components of a sacrificial paste due to their compatibility to UV curable dispersion. The research shows that sacrificial paste should be characterized by proper melting point. This goal was achieved by using a composition of PEG600 with 15wt.%PEG20000 and 10wt.% carbon. The invented sacrificial paste solidify beyond 27°C (melting point). After heating up to 80°C the viscosity of paste is low enough and easily fills the channels with diameter of 150-300uni. What is more, the operational time during free cooling from 80°C to solidification is around 8 minutes what gives enough time for application. Carbon was added as a modifier of rheological properties and as a black dye that helps in visual evaluation of a degree of filling channel. The first test proved that proposed method of preparation of ceramic samples with application of invented sacrificial paste is reliable and can be practically applied.

2

Tunable ceramic-polymer composites for electronic applications

Pietrzak E., Pawlikowska E., Godziszewski K., Yashchyshyn Y., Szafran M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 1

54--57

EN

The ceramic-polymer composites presented in the paper have unusual properties. These materials can operate in a wide range of electromagnetic spectrum and consequently they can be potentially used in imaging techniques, chemical characterization, security systems, quality control and very high data rate communication systems. Microwave applications are widely understood as antennas and radiocommunication devices. Materials used to produce equipment operating at high frequencies, even subterahertz, must be subjected to restrictive verification. The most commonly used materials in radio technology are ferroelectrics. They are characterized by a high value of dielectric permeability. A typical example of ferroelectric material used and widely known is barium strontium titanate (abbr. BST), which is applied in microwave technology. Barium strontium titanate was prepared using solid-state synthesis process. The materials used in the fabrication were ceramic powders: BaCO3, SrCO3 and TiO2. Thanks to the combination of an elastic polymer and ceramic powder with ferroelectric properties, it is possible to use such a material in devices operating at a very high frequency. The commercial materials used in the research allow one to produce composites by the tape casting method and obtain antennas. Ferroelectric ceramic-polymer tapes based on doped and undoped ceramic powder with different BST stoichiometrics have been prepared. The tunability of samples prepared of pure and doped Ba0.65Sr0.35TiO3, Ba0.58Sr0.42TiO3 and Ba0.51Sr0.49TiO3 was measured. The relationship between the stoichiometry, or doped and undoped powder has been also found. It was observed that a higher ratio of Ba to Sr caused an increase in tunability values. Moreover, the addition of Ni2O3 to ceramic powder positively effected the tunability parameter.

PL

Kompozyty ceramiczno-polimerowe przedstawione w niniejszej pracy charakteryzują się niezwykłymi właściwościami. Materiały te posiadają zdolność pracy w szerokim spektrum elektromagnetycznym, dzięki czemu mogą być wykorzystywane w obrazowaniu materiałów, analizie chemicznej, systemach ochrony, kontroli jakości oraz w telekomunikacji intersatelitarnej. Zastosowania mikrofalowe są szeroko rozumianymi antenami oraz urządzeniami radiokomunikacyjnymi. Materiały wykorzystywane do otrzymywania urządzeń pracujących w wysokich częstotliwościach sub-THz są poddawane restrykcyjnej weryfikacji. Najbardziej powszechnymi materiałami używanymi w technologii radiowej są ferroelektryki. Charakteryzują się one bardzo wysoką wartością przenikalności dielektrycznej. Typowym przykładem materiału ferroelektrycznego jest powszechnie znany tytanian barowo-strontowy (BST). Proszek stosowany do badań syntezowany był w fazie stałej z następujących substratów: BaCO3, SrCO3 i TiO2. Charakterystyczne właściwości BST powodują, że stał się on kluczowym komponentem ceramicznej masy lejnej, która umożliwia, za pomocą metody tape casting, otrzymanie cienkich i elastycznych folii kompozytowych. Ferroelektryczne ceramiczno-polimerowe folie bazowały na czystych oraz domieszkowanych proszkach BST o różnym stosunku baru do strontu. Pomiary przestrajalności przeprowadzono dla proszków Ba0.65Sr0.35TiO3 i Ba0.58Sr0.42TiO3 z dodatkiem Ni2O3 oraz bez dodatku. Zaobserwowano zależność stechiometrii proszków oraz domieszki tlenku niklu na przestrajalność kształtek. Im większa zawartość Ba do Sr, tym wyższe wartości przestrajalności. Z badań wynika również, że pozytywny wpływ na przestrajanie ma dodatek 5% mol Ni2O3.

3

The Magnetoelectric Effect of a Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 - PbFe0.5Nb0.5O3 Multilayer Composite

Guzdek P., Sikora M., Góra Ł., Kapusta Cz.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1011--1015

EN

The magnetoelectric effect in multiferroic materials has been widely studied for its fundamental interest and practical applications. The magnetoelectric effect observed for single phase materials like Cr2O3, BiFeO3, and Pb(Fe0.5Nb0.5)O3 is usually small. A much larger effect can be obtained in composites consisting of magnetostrictive and piezoelectric phases. This paper investigates the magnetoelectric effect of a multilayer (laminated) structure consisting of 6 nickel ferrite and 7 PFN relaxor layers. It describes the synthesis and tape casting process for Ni0.3Zn0.5Cu0.08Fe2O4 ferrite and relaxor PbFe0.5Nb0.5O3 (PFN). Magnetic hysteresis, ZFC - FC curves and dependencies of magnetization versus temperature for PFN relaxor and magnetoelectric composite were measured with a vibrating sample magnetometer (VSM) in an applied magnetic field up to 85 kOe at a temperature range of 10 – 400 K. Magnetoelectric effect at room temperature was investigated as a function of a static magnetic field (0.3 - 6.5 kOe) and the frequency of sinusoidal magnetic field (0.01 - 6.5 kHz). At lower magnetic field, the magnetoelectric coefficient increases slightly before reaching a maximum and then decreases. The magnetoelectric coefficient aME increases continuously as the frequency is raised, although this increase is less pronounced in the 1-6.5 kHz range. Maximum values of the magnetoelectric coefficient attained for the layered composites exceed about 50 mV/(Oe cm).

PL

Materiały kompozytowe wykazujące efekt magnetoelektryczny są obecnie szeroko badane zarówno dla celów poznawczych jak i aplikacyjnych. Szczególny nacisk kładzie się na kompozyty ferrytowo – relaksorowe, w których efekt magnetoelektryczny jest znacznie większy niż w materiałach jednofazowych. W opracowaniu przedstawiono technologię wytwarzania wielowarstwowego kompozytu ceramicznego składającego się z magnetycznych warstw ferrytu Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 rozdzielonych warstwami ferroelektryka PbFe0.5Nb0.5O3. Przedstawiono wyniki badań właściwości magnetycznych otrzymanego kompozytu. Badania te przeprowadzono przy użyciu magnetometru wibracyjnego w szerokim zakresie temperatur (10K- 400K) w polu magnetycznym dochodzącym do 85 kOe. Wykonano pomiary efektu magnetoelektrycznego w temperaturze pokojowej w zależności od częstotliwości zmiennego pola magnetycznego (0.01 - 6.5 kHz) oraz natężenia stałego pola magnetycznego (0.3 - 6.5 kOe). Współczynnik magnetoelektryczny najpierw rośnie, osiąga maksimum a następnie lekko maleje ze wzrostem natężenia stałego pola magnetycznego. Współczynnik magnetoelektryczny badanego kompozytu rośnie ze wzrostem częstotliwości sinusoidalnego zmiennego pola magnetycznego osiągając maksymalną wartość około 50 mV/(Oe cm).

4

Processing, Microstructure and Properties of Different Method Obtained Cu-Al2O3 Composites

Strojny-Nędza A., Pietrzak K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1301--1306

EN

Alumina/copper composites are used where high thermal conductivity, high absorption and dissipation of heat, high resistance to thermal fatigue and good frictional wear resistance are required. The properties of these composites depend on a number of factors including the content, shape and distribution of the ceramic phase, the method of their obtaining, as well as the conditions under which they are obtained. All these variables have influence on mentioned properties and, in consequence, on the future applications of the final material. The aim of this paper was to develop Cu /Al2 O3 composites, processed using two techniques, namely sintering (of Cu /Al2 O3 high-energy mixed powders) and tape casting (of slurry of the following composition: 1, 3 and 5 vol.% of Al2 O3 phase; the remaining part: Cu). The compositions were determined taking into consideration the planned applications. The paper presents newly developed technologies, the results of both microstructure investigations as well as of the measurements of selected physical and mechanical properties (microhardness, wear resistance, thermal conductivity etc.) and contains the analysis of the influence of selected techniques and processing conditions on the properties and the interface morphology between ceramic and copper.

PL

Kompozyty na bazie miedzi znajdują zastosowanie tam, gdzie jest wymagane: wysokie przewodnictwo cieplne, wysoka absorpcja i rozpraszanie ciepła, wysoka odporność na zmęczenie cieplne i dobra odporność na zużycie ścierne. Właściwości tych kompozytów zależą od wielu czynników tj. zawartości, kształtu i rozkładu fazy ceramicznej w metalowej osnowie jak również od samego sposobu (warunków) ich wytwarzania. Celem niniejszej pracy było otrzymanie kompozytów Cu-Al2 O3 stosując dwie techniki: spiekania mieszaniny proszków pod ciśnieniem oraz odlewanie folii kompozytowych (tape casting), laminowanie oraz końcowe spiekanie otrzymanych materiałów. Ze względu na przyszłe zastosowania tych kompozytów (m.in. elementy w układach turbin w samolotach) wytypowane zostały następujące składy: 99%ob j:Cu-1%ob j:Al2 O3 , 97%ob j:Cu-3%ob j: Al2 O3 , 95%ob j:Cu-5%ob j: Al2 O3 : W prezentowanej pracy przedstawiono dwie technologie otrzymania kompozytów na bazie miedzi. Przeprowadzone zostały badania mikrostruktury otrzymanych kompozytów ze szczególnym zwróceniem uwagi na możliwość pojawienia się warstwy przejściowej ceramika/metal. Przeprowadzone zostały również badania właściwości fizycznych (twardość, gęstość), badania właściwości cieplnych (dyfuzyjność cieplna, przewodnictwo cieplne) oraz badania właściwości mechanicznych (zużycie ścierne) otrzymanych kompozytów.

5

Fabrication and properties of multilayer capacitors with multicomponent ferroelectric dielectric

Kulawik J., Szwagierczak D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 4

25-27

EN

Tape casting and LTCC technology were used for fabrication of multilayer capacitors with 0.26Pb(Mg1/3Nb2/3)O₃-0.26Pb(Zn1/3Nb2/)O₃-0.26Pb (Fe2/3W1/3)O₃-0.14Pb(Fe1/2Nb1/2)O₃-0.08BaTiO₃ dielectric layers. The organic part of a slip comprises polyvinyl butyral as a binder, fish oil as a dispersant, polyethylene glycol and dibutyl phthalate as plasticizers, toluene and isopropyl alcohol as solvents. Test multilayer capacitors containing 30 green tapes 50 μm thick were fired at 850°C. Impedance spectroscopic studies of capacitors were carried out in the temperature range from -55 to 440°C at frequencies 10 Hz - 2 MHz. Microstructure of the dielectric layers and their compatibility with Ag electrodes were studied using a scanning electron microscope. The multilayer ceramic capacitors exhibit high capacitance reaching 1 μF and relatively low temperature coefficient of capacitance. There are two high and broad maxima in the temperature dependence of dielectric permittivity - the first one related to the ferroelectric transition at 40°C and the second one attributed to dielectric relaxation which occurs in the temperature range 190-440°C.

PL

Zastosowano technologię odlewania folii i technologię LTCC do wytwarzania wielowarstwowych kondensatorów z dielektrycznymi warstwami o składzie 0.26Pb(Mg1/3Nb2/3)O₃-0.26Pb(Zn1/3Nb2/)O₃-0.26Pb (Fe2/3W1/3)O₃-0.14Pb(Fe1/2Nb1/2)O₃-0.08BaTiO₃. Część organiczna gęstwy do odlewania folii zawiera poliwinylobutyral jako spoiwo, ftalan dwubutylu i glikol polietylenowy jako zmiękczacze, olej rybi jako dyspersant oraz toluen i alkohol izopropylowy jako rozpuszczalniki. Testowe wielowarstwowe kondensatory złożone z 30 surowych warstw o grubości 50 μm wypalono w temperaturze 850°C. Przeprowadzono badania kondensatorów metodą spektroskopii impedancyjnej w zakresie temperatur -55...440°C i w zakresie częstotliwości 10 Hz - 2 MHz. Przy użyciu mikroskopu skaningowego badano mikrostrukturę warstw dielektrycznych i ich kompatybilność z elektrodami Ag. Wielowarstwowe ceramiczne kondensatory wykazują wysoką pojemność sięgającą 1 μF i relatywnie niski temperaturowy współczynnik pojemności. Na temperaturowej zależności przenikalności elektrycznej występują dwa wysokie i szerokie maksima - pierwsze związane z ferroelektryczną przemianą w temperaturze 40°C i drugie, które można przypisać dielektrycznej relaksacji, występujące w zakresie temperatur 190...440°C.

6

Formowanie submikronowych i nanometrycznych proszków cyrkoniowych dla zastosowań w ogniwach paliwowych

Berent K., Kluczowski R., Krauz M., Krząstek K., Pędzich Z., Rękas M.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

207-217

PL

Mikro- i nanoproszki 8% mol. Y2O3-ZrO2 (8YSZ) wytworzono za pomocą metody współstrącania i krystalizacji w warunkach kalcynacji lub obróbki hydrotermalnej. Proszki wykorzystano do formowania cienkich folii metodą odlewania z gęstwy (doctor blade method). Oznaczono gęstość pozorną, nasiąkliwość i porowatość otwartą folii elektrolitowych. Dyskusji poddano wpływ warunków spiekania na mikrostrukturę otrzymanych folii.

EN

8 mol.% Y2O3-ZrO2 (8YSZ) submicro- and nano-powders were prepared by a coprecipitation method and then were either thermally heated or hydrothermally treated. The powders were used to formation of thin foils by means of the doctor blade method. Apparent density, absorbability and open porosity of the electrolyte foils were determined. The effect of sintering conditions on the foil microstructure has been discussed.

7

Otrzymywanie i charakterystyka komponentów ogniwa tlenkowego Ni-YSZ/YSZ/Sr 0.8 Ce 0.1 La 0.1 MnO 3-δ -YSZ

Szwagierczak D., Kulawik J., Gröger B., Pruszkowski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

15-18

PL

Metoda odlewania folii i jednoetapowego współspiekania przygotowano trzy komponenty tlenkowego ogniwa paliwowego - anodę Ni-YSZ-grafit, elektrolit stały YSZ i katodę Sr0.8 Ce0.1 La0.1 MnO3-δ -YSZ. Badano właściwości surowych i spiekanych elektrod, takie jak skurczliwość, porowatość, rezystywność i współpraca z elektrolitem stałym. Zastosowano dwie metody otrzymywania materiału anodowego - mieszanie NiO z ZrO2 i bezprądową metalizację niklem tlenku cyrkonu. Druga z tych metod prowadziła do niższej zawartości niklu niezbędnej do metalicznego przewodzenia anody i lepszej kompatybilności z elektrolitem stałym.

EN

Three components of SOFC structures - Ni/YSZ/graphite anode, YSZ solid electrolyte and Sr0.8 Ce0.1 La0.1 MnO3-δ -YSZ cathode were prepared by tape casting and one-step cofiring. Properties of green and sintered electrodes were investigated, such as shrinkage, porosity, resistivity and compatibility with the solid electrolyte layer. Two routes of the anode powder preparation - NiO mixing with YSZ and electroless nickel coating on zirconia were applied. The second method leads to a lower nickel content necessary for metallic conductivity of the anode and its better compatibility with the solid electrolyte.

8

Multilayer Al2O3/Mo composites

Matysiak H., Ciupiński Ł., Olszyna A., Kurzydłowski K. J.

Materials Science Poland

|

2005

|

Vol. 23, No. 3

803--812

EN

The present study was concerned with multilayer composites of the .../Al2O3/Al2O3 + x vol. % Mo/Al2O3 type produced by tape casting. Molybdenum content in individual layers of the composites varied from 4 to 28 vol. %. The densities, porosities, Young moduli, bending strengths, and fracture toughnessess of the composites were measured. The residual stress in the layers was analysed by FEM. Investigations of the composite microstructures revealed: α-Al2O3, Mo, and Mo2C. After sintering, the composites had a high relative density (the porosity Pc did not exceed 10%). As the volumetric content of molybdenum increased, the densities of the composites increased, whereas their Young moduli E decreased. The highest values of the bending strength σb (819 MPa), stress intensity factor KIC (7.75MPa·m1/2), and cracking energy γ (102 J/m2 ) were obtained in the composite with the 14 vol. % molybdenum content. The strength σb and fracture toughness of this composite were more than two times higher than those of Al2O3, and the cracking energy – six times. These values can be partly explained in terms of the compressive residual stress in the composite layers.