بررسی ساز و کار سنتز و زینتر پودر پیزوالکتریک نایوبات پتاسیم سدیم (KNN) کلسینه شده در دماهای بالا و پایین

سرامیک نایوبات پتاسیم سدیم که از این پس با نام اختصاری KNN شناخته می شود، یک ترکیب پیزوالکتریک بدون سرب است که به دلیل خواص الکترومکانیکی خوبی که دارد، مورد توجه قرار گرفته است. دمای سنتز حالت جامد پودر KNN عموما در محدوده oC950-750 قرار دارد. در این پژوهش، بررسی شد که آیا می توان دمای کلسیناسیون پودر KNN را همچنان پایین تر آورد یا خیر و اینکه زینترپذیری و خواص سرامیک زینترشده از این پودر دما-پایین تاچه میزان قابل مقایسه با پودر دما-بالا است؟ بر اساس نتیجه آنالیز حرارتی STA از مخلوط پیش ماده های فاز KNN، مشخص شد که محدوده دمای ̊C50±550 برای سنتز دما-پایین پودر KNN می تواند مورد بررسی دقیق تر قرار بگیرد. بررسی های بیشتر با استفاده از تکنیک پراش اشعه X نشان داد که پودرهای دوبار کلسینه شده در دمای ̊C550 فاقد فازهای ثانویه یا مواد اولیه باقی مانده به ویژه Nb2O5 هستند. دانسیته نمونه های دو ساعت زینترشده از پودرهای KNN کلسینه شده در دمای بالا ( ̊C850) و دمای پایین ( ̊C550) برابر 0/94 % دانسیته تئوری اندازه گیری شد. مشخص شد فازهای ثانویه ای که امکان تشکیل آنها در این سیستم وجود دارد، فازهای پلی نایوباتی هستند که به دلیل تبخیر عناصر قلیایی و به ویژه پتاسیم در دماهای بالا در هر دو نوع سرامیک زینترشده از پودرهای دما-بالا و دما-پایین تشکیل می شوند. ضریب بار پیزوالکتریسیته، پلاریزاسیون اشباع و باقی مانده سرامیک زینترشده از پودر سنتزشده در دمای پایین به ترتیب برابر pC/N 97، C/cm2 4/30 و C/cm2 7/24 اندازه گیری شد که قابل مقایسه و حتی در مواردی بالاتر از مقادیر اندازه گیری شده برای سرامیک زینترشده از پودر سنتزشده در دمای بالا (به ترتیب برابر pC/N 99، C/cm2 4/29 و C/cm2 5/23) می باشد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بدون ترس از تحت تاثیر قرار گرفتن خواص نهایی قطعه، امکان کاهش دمای سنتز حالت جامد پودر سرامیک KNN تا دمای ̊C550 وجود دارد.