Üstün özellı̇klı̇ Zr+4 katkılı BaTiO3 seramı̇klerı̇nı̇n üretı̇mı̇

Abstract

BaTiO3 uzun yıllardan beri dielektrik ve piezoelektrik uygulamalarda kullanılan malzemelerin başında gelmektedir. Günümüzde kurşun içeren piezoelektrik malzemelerin kullanım ömürlerinden sonra çevreye verdikleri zarar göz önüne alındığında kurşun içermeyen (doğa dostu) BaTiO3 malzemelerin önemi günden güne artmaktadır. Yaşanan bu son gelişmelerden sonra BaTiO3 seramiklerinin elektriksel özelliklerinin arttırılması için yeni proseslerin geliştirilmesine ihtiyaç duyuluştur. Elektronik endüstrisinde kullanılan BaTiO3 tozlarının tane boyutunun düşük (>400 nm), saflığının yüksek (>%99) ve tetragonalite (c/a) oranının 1.008'den büyük olması gerekmektedir. BaTiO3 tozu, üretim kolaylığı ve endüstriyel ölçekte üretime uygun olması nedeniyle katı hal yöntemi ile istenilen özelliklerde üretilebilmektedir.Çalışmanın bilimsel amacı, BaTiO3 sistemine Zr+4 katkılanıp, katı hal yöntemi ile sentez sürecinin (başlangıç tozları, sıcaklık, süre vs.) toz özelliklerine etkisi anlamak ve sonrasında ise sentezlenen bu tozlardan Yönlenmiş Çekirdekle Kontrollü Tane Büyümesi yöntemi ile belirli bir yönde yönlenmiş seramiklerin elde edilmesidir. Çalışmanın teknolojik amacı ise, yerli barit cevherinden sentezlenen BaCO3 tozları ile Zr+4 katkılı BaTiO3 tozlarının sentezlenmesi ve bu tozlardan seramik eldesi olarak belirlenmiştir. Bu kapsamda BaTiO3 ve Zr+4 katkılı BaTiO3 toz sentezi iki farklı BaCO3 kaynağı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Artan kalsinasyon sıcaklığı ile beraber BaTiO3 tozlarının tetragonalite değerlerinin de arttığı görülmüştür. Ayrıca Zr+4 katkısının BaTiO3 sistemini tetragonalden, ortorombik yapıya çevirdiği gözlemlenmiştir. Yönlenmiş Çekirdekle Kontrollü Tane Büyümesi yöntemi ile de Lotgering Faktörü 0.97 olan BT ve 0.8 olan BZT seramikleri elde edilmiştir. Üretilen seramiklerin dielektrik sabiti değeri oda sıcaklığında 2580 olarak ölçülmüştür.