پديد آورنده :
حسيني مال اميري، ميلاد
عنوان :
ساخت وبررسي ذخيره سازي انرژي در سراميك هاي فروالكتريك بر پايه
K0.5Na0.5NbO3
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 99ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين احمدوند
استاد مشاور :
پرويز كاملي
توصيفگر ها :
سراميك , دي الكتربك , فروالكتريك , ذخيره سازي انرژي , شكست دي الكتريك
استاد داور :
مهدي رنجبر، حميده شاكري پور
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/02/04
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/02/07
چكيده فارسي :
مواد دي الكتريك مبتني بر سراميك به دليل خواص مكانيكي و حرارتي عالي به عنهوان بهتهرين كانديهد بهراي خهازن ههاي تهوان پالسهي
پيشرفته در نظر گرفته مي شوند. سراميك هاي مبتني بر سرب چگالي ذخيره انرهي بالا
يي دارند. با اين حال، سرب براي محهيط زيسهت و
سلامتي مضر است و بنابراين كارهاي تحقيقاتي
بر روي مواد بدون سرب متمركز شده است. در ميان سراميك ههاي فروالكتريهك بهدون
سرب، سراميك هاي مبتني بر (K0.5Na0.5NbO3 (KNN به رور گسترده مورد مطالنه قرار گرفته اند و به دليل ذخيره انهرهي خهوب،
شفافيت و خواص غير سمي به عنوان مواد اميدواركننده در نظر گرفته مي شوند. در اين مطالنه، سراميك ههاي خهالص KNN بهه روش
واكنش حالت جامد ساخته شده و خواص فروالكتريك و دي الكتريك آنها مهورد بررسهي
قهرار گرفهت. قطهبش باقيمانهده بهالا و ميهدان
شكست دي الكتريك پايين فروالكتريك هاي KNN خالص، آنها را نامزد خوبي براي ذخيهره انهرهي نمهي كنهد. بهراي بهبهود خهواص
فروالكتريك مانند ميدان شكست دي الكتريك،
قطهبش باقيمانهده و چگهالي ذخيهره انهرهي، مها از Sr0.7La0.2TiO3 بهراي سهاخت
محلهول جامهد (K0.5Na0.5NbO3-xSr0.7La0.2TiO3 (x = 0.1,0.15 اسهتفاده كهرديم. مها همچنهين از BaCuB2O5 بهه
عنوان كمك تف جوشي استفاده كرديم. سپس خواص ساختاري با پراش اشنه ايكس و آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشهي، خهواص
فروالكتريك )حلقه P-E( و خواص دي الكتريك )گذردهي دي الكتريك در مقابل دما( نمونه ها را بررسي كرديم. سهاختار كريسهتالي
براي نمونههاي خالص اورتو
رومبيك و براي نمونههاي آلايش يافته شبه مكنبي بود. همچنين چگهالي ذخيهره سهازي انهرهي 0.8 هول بهر
سانتي متر مكنب حداكثر مقدار انرهي به دست آمده و براي نمونه 10 درصد بود، ميدان شكسهت دي الكتريهك بهراي نمونهه بهينهه 177
كيلوولت بر سانتي متر بود. دماي گذار فاز براي نمونه خالص حدود 390 درجه سانتيگراد و براي نمونه آلايهش يافتهه حهدود 100 درجهه
سانتيگراد اندازه گيري شد. و بالاترين ثابت دي الكتريك براي نمونه خالص 3927 به دست آمد.
چكيده انگليسي :
Ceramic-based dielectric materials are considered as the best candidates for advanced
pulsed power capacitors due to their excellent mechanical and thermal properties. Lead-
based ceramics have a high energy storage density. However, lead is harmful to the
environment and health, and thus the research works have focused on lead-free materials.
Among the lead free ferroelectric ceramics, K0.5Na0.5NbO3 (KNN) based ceramics have
been extensively studied and are considered as promising materials because of their good
energy storage, transparency and non-toxic properties. In this study, pure KNN ceramics
were fabricated by solid state reaction method and their ferroelectric and dielectric
properties were studied. The high residual polarization and low dielectric breakdown field
of pure KNN ferroelectrics make them not good candidates for energy storage. To
improve ferroelectric properties such as dielectric breakdown field, residual polarization
and energy storage density, we used Sr0.7La0.2TiO3 to fabricate a solid solution of (1-x)
K0.5Na0.5NbO3-xSr0.7La0.2TiO3 (x = 0.1,0.15). We also used BaCuB2O5 as a sintering aid.
Then we studied the structural properties with X-ray diffraction, and scanning electron
microscopy analysis, ferroelectric properties (P-E loop) and dielectric properties
(dielectric permittivity vs temperature) of the samples. The crystal structure was
orthorombic for KNN and cubic for KNN-SLT samples. Also, the energy storage density
of 0.8 j/cm3 was the maximum amount of energy obtained for the sample with x=0.10.
The dielectric breakdown field for this sample was 177 kV/cm. The phase transition
temperature was about 390 °C for KNN sample and about 100 °C for the KNN-SLT
sample.
استاد راهنما :
حسين احمدوند
استاد مشاور :
پرويز كاملي
استاد داور :
مهدي رنجبر، حميده شاكري پور
