Technologia wytwarzania i właściwości fizyczne elektroceramiki o mieszanej warstwowej strukturze perowskitopodobnej

Abstract

Większość znanych ferroelektryków należy do rodziny tzw. struktur tlenowooktaedrycznych. Wśród nich do najbardziej zbadanych należą związki i roztwory stałe o strukturze typu perowskitu. Znacznie słabiej zaawansowane są badania innych struktur tlenowo-oktaedrycznych np.: związków bizmutowych o warstwowej perowskitopodobnej strukturze, które po raz pierwszy opisał Aurivillius w 1949 roku . Kikuchi wykazał możliwość formowania się bardziej złożonych struktur Aurivilliusa z m= 1.5, 2.5, 3.5 i 4.5. Proces formowania się tego typu związków, zwanych mieszanymi warstwowymi perowskitopodobnymi strukturami M-BLPO, wykazujących właściwości ferroelektryków, jest słabo zbadany zarówno eksperymentalnie jak i teoretycznie. Duże problemy stwarza, bowiem technologia związków o tak złożonej strukturze. Związki M-BLPO charakteryzują się szeregiem unikalnych właściwości, interesujących ze względów aplikacyjnych. Ceramika na bazie tych związków znajduje zastosowanie w elektroakustyce do budowy np. wysokotemperaturowych przetworników piezoelektrycznych. Niniejsza dysertacja składa się z dwóch części: literaturowej i eksperymentalnej. W części literaturowej dokonano przeglądu literaturowego w zakresie powstawania warstwowych struktur perowskitopodobnych. Omówiono budowę bizmutowych warstwowych perowskitopodobnych tlenków BLPO z wyraźnym naciskiem na te związki, które posłużyły jako substraty do otrzymania M-BLPO. Scharakteryzowano również strukturę M-BLPO o m= 1,5, 2,5, 3,5, 4,5, oraz wykazano różnice i podobieństwa w technologii otrzymywania, strukturze oraz właściwościach elektrycznych tych związków. W części eksperymentalnej opisano technologię otrzymywania ceramiki o mieszanej warstwowej perowskitopodobnej strukturze typu Aurivilliusa z m = 1,5; 2,5; 3,5; 4,5. Autorka jako jedna z nielicznych dotąd użyła do syntezy wszystkich M-BLPO zarówno z roztworów stałych BLPO jak i prostych tlenków. Optymalizację warunków zagęszczania i spiekania wyprasek BLPO i M-BLPO prowadzono metodą analizy rentgenowskiej, metodą mikroskopii elektronowej (SEM) i poprzez pomiar gęstości względnej próbek ceramicznych. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących właściwości dielektrycznych, piezoelektrycznych oraz przewodnictwa elektrycznego M-BLPO. Przeprowadzone badania przyczyniły się do optymalizacji procesu technologicznego M-BLPO, dzięki czemu możliwe było otrzymanie materiałów o ściśle określonych możliwościach aplikacyjnych.