طراحی، ساخت و بهبود ‌پیزوالکتریک‌های بدون‌سرب KNN استفاده شده در مبدل‌های فراصوتی زیرآبی

Abstract

مواد فروالکتریک پایه سربی و علی‌الخصوص Pb(ZrTi)O3 به علت دارا بودن خواص پیزوالکتریک عالی دارای کاربردهای وسیعی در عملگرها ، حسگرها و مبدل‌های پیزوالکتریک هستند. از طرفی، بیش از 60 درصد وزنی این ترکیبات را سرب تشکیل می‌دهد. با در نظر گرفتن سمی بودن سرب تلاش‌های فراوانی به منظور گسترش موادی سازگار با بدن و محیط زیست صورت گرفته است. در این پژوهش سرامیک نایوبات پتاسیم-سدیم (KNN) به عنوان مهمترین خانواده از پیزوسرامیک‌های عاری از سرب با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد و فرآیندهای سنتز پودر، زینتر و خواص الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مشخصات پودر سنتز شده با استفاده از آزمایشات XRD و SEM نشان داد که کلسیناسیون مواد اولیه در دمای C˚850 منجر به دستیابی به پودر هموژن و تک فاز KNN می‌گردد. در دمای بهینه زینتر 1000 درجه سانتیگراد، مقادیر قابل قبول 643، pC/N140 و 01/0 به ترتیب برای ثابت دی‌الکتریک نسبی(rε)، ضریب بار پیزوالکتریک ((d33 و اتلاف دی‌الکتریک به دست آمد.