ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

-------------------

Họ và tên NCS: LÊ ĐẠI VƯƠNG

 

Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn

Mã số: 62.44.01.04

 

Tên đề tài luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA HỆ GỐM ĐA THÀNH PHẦN TRÊN CƠ SỞ PZT VÀ CÁC VẬT LIỆU SẮT ĐIỆN CHUYỂN PHA NHÒE

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phan Đình Giớ

Huế, 2014

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

Họ và tên nghiên cứu sinh: Lê Đại Vương

Sinh ngày: 12 – 02 – 1983

Đơn vị đào tạo sau đại học: Trường Đại học Khoa học

Khóa đào tạo: Khóa 2011-2014

Đề tài luận án: "Nghiên cứu chế tạo và các tính chất vật lý của hệ gốm đa thành phần trên cơ sở PZT và các vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe”.

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

Mã số: 62.44.01.04

Họ và tên người hướng dẫn: PGS.TS Phan Đình Giớ

Những đóng góp mới của luận án:

* Bằng công nghệ gốm truyền thống kết hợp với phương pháp BO, chúng tôi đã xây dựng đ­ược quy trình với các chế độ công nghệ ổn định để chế tạo mẫu và đã chế tạo thành công 4 hệ vật liệu gốm đa thành phần trên cơ sở PZT và các vật liệu sắt điện chuyển pha nhòe có cấu trúc perovskite, thành phần mẫu có tính hệ thống và có độ lặp lại khá cao.

* Kết quả nghiên cứu và phân tích số liệu cho thấy các tính chất điện môi, áp điện và sắt điện của hệ gốm PZT – PZN – PMnN đạt giá trị tối ưu khi nồng độ PZT là 0,8 mol và tỷ số Zr/Ti là 48/52. Tại đó hệ số áp điện d₃₁ = 140 pC/N; hệ số liên kết điện cơ k_p = 0,62; k_t = 0,51, hệ số phẩm chất cơ Q_m = 1112, tổn hao điện môi tand = 0,005 và độ phân cực dư P_r = 34,5 mC/cm².

* Việc pha thêm Fe₂O₃ vào hệ gốm PZT – PZN – PMnN đã cải thiện đáng kể các tính chất điện môi, áp điện và sắt điện của hệ gốm PZT – PZN – PMnN. Chúng tôi đã xác định được nồng độ Fe₂O₃ tối ưu là 0,25 % kl. Tại nồng độ này gốm có tính chất điện môi, sắt điện và áp điện tốt nhất: e = 1400; e_max = 24920; tand = 0,003; d₃₁ = 155 pC/N; k_p = 0,64; k_t = 0,51; P_r = 37 µC/cm² và Q_m = 1450.

* Với mục đích làm giảm nhiệt độ thiêu kết, chúng tôi đã thành công trong việc pha CuO vào hệ vật liệu PZT – PZN – PMnN và đã giảm đáng kể nhiệt độ thiêu kết của vật liệu. Với nồng độ 0,125 % kl CuO, nhiệt độ thiêu kết của gốm đã giảm từ 1150 ^oC xuống còn 850 ^oC. Như vậy nhiệt độ thiêu kết của gốm đã giảm 300 ^oC so với mẫu không có CuO. Các thông số đặc trưng cho tính chất điện môi, áp điện của vật liệu đạt giá trị tốt nhất ứng với mẫu có nồng độ CuO là 0,125 % kl, thiêu kết tại nhiệt độ 850 ^oC: mật độ gốm là 7,91 g/cm³, hằng số điện môi e = 1179, tổn hao điện môi tand = 0,006, hệ số liên kết điện cơ k_p= 0,55.

* Đã chế tạo thành công máy rửa siêu âm có tần số làm việc khoảng 40,26 kHz dựa trên các biến tử gốm PZT – PZN – PMnN pha tạp CuO.

Nghiên cứu sinh

(Ký tên)

Lê Đại Vương

THE NEW CONTRIBUTIONS OF THE THESIS

Full name of PhD student: Le Dai Vuong

Date of birth: 12-02-1983

Training Institution: College of Sciences, Hue University

Training course: 2011-2014

Thesis title: “Research on fabrication and the physical properties of the multi-component ceramics based on PZT and the relaxor ferroelectric materials”

Major: Solid State Physics

Code: 62.44.01.04

Academic Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Phan Dinh Gio

The new contributions of the thesis:

* We have used the conventional ceramic technology and the B-site oxide mixing technique (BO) for preparing the ceramic samples. We have successfully synthesized 4 types of sample groups (MP, MZ, MF and MC) of PZT-based ceramics and the relaxor ferroelectric materials (PZN, PMnN) with perovskite structure. The sample components were systematic and had a high repeatability.

* The results of studies of dielectric, piezoelectric ferroelectric properties of PZT - PZN ​​- PMnN ceramics showed that the electical properties are optimal at PZT content of 0.8 mol and Zr/Ti ratio of 48/52. At these contents the ceramics have good electrical properties: d₃₁ = 140 pC/N; k_p = 0.62; k_t = 0.51, Q_m = 1112, tand = 0.005 and P_r = 34,5mC/cm².

* The results of studies on the effects of Fe₂O₃ doping on the dielectric, piezoelectric ferroelectric properties of PZT – PZN – PMnN ceramics have shown that Fe₂O₃ doping significantly improved the electrical properties of ceramics. At the Fe₂O₃ content of 0.25 % wt, electrical properties of ceramics are best: e = 1400; e_max = 24920; tand = 0,003; d₃₁ = 155 pC/N; k_p = 0,64; k_t = 0,51; P_r = 37 µC/cm² and Q_m = 1450.

* Successful use of CuO reduced significantly the sintering temperature of the PZT - PZN ​​- PMnN ceramics. With CuO content of 0.125 wt %, temperature sintering of ceramics decreased from 1150 ^oC to 850 ^oC. Thus the sintering temperature of ceramics decreased 300 ^oC compared to samples without CuO (density of 7.91g/cm³, ε = 1179, k_p = 0.55, Q_m = 1174 and tanδ = 0.006).

* Applications of the PZT-PZN-PMnN doped CuO ceramics for fabricating ultrasonic cleaners have been successful with working frequency of 40.26 kHz.

PhD Student

(Signature and Full name)

Le Dai Vuong