Kurşunsuz piezoelektrik KNN seramiklerinin geçirimli elektron mikroskobu ile incelenmesi
Investigation of lead free piezoelectric KNN ceramics via transmission electron microscopy
Yazar: ÇİĞDEM ÖZSOY
Danışman: PROF. DR. SERVET TURAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Kurşunsuz piezoelektrik seramikler, Avrupa Birliğinin ve daha pek çok ülkenin kurşun dâhil zararlı maddelere getirdiği kısıtlamalardan sonra,çok önemli bir araştırma alanı olmuştur. Sodyum potasyum niyobat (Na0.5K0.5NbO3 ? KNN) rekabetçi özelliklerinden dolayıüzerine en çok çalışılan kurşunsuz piezoseramiklerden biridir. İyi piezoelektrik özelliklerine rağmen düşük sinterlenme eğilimi bu malzemelerin uygulamasını kısıtlamıştır. KNN'in sinterlenme iyileştirmenin en etkili yollarından bir tanesi ilaveli sinterlemedir. Çinko oksit (ZnO) ile katkılamanın yoğunlaşmayı iyileştirdiği bilinmesine rağmen bunu kristal yapıya girerek mi yoksa sıvı faz oluşturarak mı yaptığı net değildir.Bunu anlamak için derin mikroyapısal analizler gerekmektedir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) bunu analiz etmekte yetersiz kalır. Bu yüzden Zn ile katkılanmış KNN'in, tane sınırı fazlarının ve atomik yapısının analizi geçirimli elektron mikroskobu (TEM) tekniğiyle yapılırken SEM yardımcı bir teknik olarak kullanılmıştır. Model deney olarak difüzyon çifti çalışması yapılmış, ayrıcaSPS yöntemi ile hazırlanan numunelerden yapılan TEM analizleri, hızlı sinterleme imkanı sağladığı için ara reaksiyonların gelişimini anlamada yardımcı olmuştur. ZnO ilavesinin sıvı faz oluştuğunu görülmüş, KNN örgüsüne Zn atomlarının girdiği yönünde bulgular elde edilmiş fakat sistemin yapısı gereği bunun kesin olarak belirlenebilmesi için ek analizler yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Lead free piezoelectric ceramics became a very important field of research due to restriction of hazardous materials including lead by many other countries. Potassium sodiumniobate(Na0.5K0.5NbO3- KNN) is one of the most intensively studied one due to its competitive properties. Despite its good piezoelectric properties, low sinterability of these ceramics limited their applications. Although it is known that ZnO addition improves densification it is not clear whether Zn induces a liquid phase sintering or enters into the crystal structure. To understand effect mechanism, deep microstructural analysis is necessary. Scanning electron microscopy (SEM) generally falls short therefore, analysis of the grain boundary phases and atomic structure of theKNN doped with ZnO, was carried out via transmission electron microscopy (TEM) while SEM was used as an auxiliary method.Diffusion couple study was carried out as a model experiment and TEM analyses made on the samples sintered by SPS helped understanding the development of intermediate steps due to its short sintering durations. Analysis showedthe liquid phase formation at the grain boundaries and some of the findings suggest that Zn atoms enter in to the lattice of KNN but due to the (complex) nature of the systemit is understood that additional studies have to be carried out in order to determine this conclusively.