BaTiO3 VE (K,Na)0.5Bi0.5TiO3 kurşunsuz ferroelektrik seramiklerde kristalografik yönlenmenin elektrokalorik özelliğe etkisinin incelenmesi
Investigations the effect of crystallographic texturing on electrocaloric property in lead free BaTiO3 VE (K,Na)0.5Bi0.5TiO3 ferroelectric ceramics
Yazar: MUHAMMET ALİ ÜNAL
Danışman: PROF. DR. ENDER SUVACI
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Baryum titanat = Barium titanate ; Elektroseramik = Electroceramics ; Ferroelektrik = Ferroelectrics ; Tane büyüklüğü = Grain growth ; Yönlenme = Orientation

Özet:
Bu tez çalışmasında kurşunsuz ferroelektrik seramiklerde kompozisyon ve mikroyapı yönlenmesinin elektrokalorik özelliğe etkisi incelenmiştir. BaTiO3 ve 0.82(Na0.5Bi0.5TiO3)-0.18(K0.5Bi0.5TiO3) kurşunsuz ferroelektrik seramik sistemlere yönlendirilmiş çekirdekle kontrollü tane büyümesi (Templated Grain Growth-TGG) yöntemiyle yüksek kristalografik yönlenme kazandırılmıştır. Seramiklerin şekillendirilmesinde şerit döküm yöntemi kullanılmıştır. Seramiklerin üretiminde kullanılan matris tozları katı hal toz sentezi yöntemiyle üretilmiştir. Mikroyapı yönlenmesinde kullanılan plaka şekilli BT ve NBT tozları iki farklı sistem için kullanılmıştır. Her iki malzeme sistemi için de plaka miktarına bağlı olarak yönlenme derecelerinin elektrokalorik özelliğe etkileri araştırılmıştır. Ağırlıkça %10 plaka miktarına sahip olan numunelerde en yüksek yönlenme değerleri elde edilmiştir. BT seramik malzemesi için elektrokalorik sıcaklık değişimi 1.3K ve 0.82(Na0.5Bi0.5TiO3)-0.18(K0.5Bi0.5TiO3) seramik malzemesi için ise 1.68K olarak elde edilmiştir. Bu değerlerin literatürdeki aynı kompozisyonlara sahip seramik malzemeler ile kıyaslandığında yüksek oldukları görülmüştür. BT seramik malzemesinde kristalografik yönlenmenin elektrokalorik sıcaklık değişimine katkıda bulunduğu da görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, effects of composition and crystallographic anisotropy on electrocaloric effect in lead free ferroelectrics was investigated. Lead free bulk ceramic systems of BaTiO3 and 0.82(Na0.5Bi0.5TiO3)-0.18(K0.5Bi0.5TiO3) were produced via templated grain growth (TGG) method and gained high degree of crystallographic texturing. The shaping method of bulk ceramics was tape casting. Matrix powders used to produce ferroelectric ceramics were synthesized by solid state mixed oxide method. BaTiO3 and Na0.5Bi0.5TiO3 platelet powders were utilized as template particles for two ceramic systems so that fabricated high degree of textured microstructures. For both in two ceramic systems, effects of degree of texturing with respect to different amount of templates on electrocaloric properties was investigated. The high degree of texturing was obtained in contain 10 wt.% platelet ceramics. The electrocaloric temperature change was observed for BT ceramic material, 1.3K and 0.82(Na0.5Bi0.5TiO3)-0.18(K0.5Bi0.5TiO3) ceramic material, 1.68K. These results are one of the highest values compared to the same compositions in the literature. In addition, degree of crystallographic texturing contributed positive effect on electrocaloric temperature change for BT ceramics.