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 kp = 0,62; kt = 0,51, hệ số phẩm chất cơ Qm = 1112, tổn hao điện môi tand = 0,005 và độ phân cực dư Pr = 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; emax = 24920; tand = 0,003; d31 = 155 pC/N; kp = 0,64; kt = 0,51; Pr = 37 µC/cm2 và Qm = 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 kp= 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; kp = 0.62; kt = 0.51, Qm = 1112, tand = 0.005 and Pr = 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; emax = 24920; tand = 0,003; d31 = 155 pC/N; kp = 0,64; kt = 0,51; Pr = 37 µC/cm2 and Qm = 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, kp = 0.55, Qm = 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