I. Nhiệt độ thiêu kết
Nhiệt độ thiêu kết đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất vật liệu của gốm đa thành phần KNaLiNbSBO3-BiNaKZrO3. Nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ thiêu kết tối ưu nằm trong khoảng 1050°C đến 1150°C. Khi nhiệt độ thiêu kết vượt quá hoặc thấp hơn phạm vi này, mật độ gốm giảm đáng kể, dẫn đến suy giảm tính chất điện môi và áp điện. Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự phụ thuộc rõ rệt của cấu trúc và vi cấu trúc vào nhiệt độ thiêu kết, với sự hình thành các pha tinh thể và sự phát triển hạt bất thường khi nhiệt độ không tối ưu.
1.1. Ảnh hưởng đến cấu trúc
Nhiệt độ thiêu kết ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tinh thể của gốm đa thành phần. Khi nhiệt độ tăng, các pha tinh thể chuyển đổi từ dạng lập phương sang tứ phương, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành các đômen sắt điện. Phân tích XRD cho thấy sự xuất hiện của các đỉnh phản xạ đặc trưng ở góc 2θ lân cận 45.5°, xác nhận sự chuyển pha hình thái học (MPB) trong hệ gốm.
1.2. Ảnh hưởng đến vi cấu trúc
Vi cấu trúc của gốm được quan sát qua ảnh SEM cho thấy sự phát triển hạt đồng đều khi nhiệt độ thiêu kết nằm trong phạm vi tối ưu. Tuy nhiên, khi nhiệt độ vượt quá 1150°C, các hạt tinh thể trở nên lớn hơn và không đồng nhất, dẫn đến giảm mật độ gốm và suy giảm tính chất điện môi.
II. Tính chất điện môi
Tính chất điện môi của gốm đa thành phần KNaLiNbSBO3-BiNaKZrO3 được nghiên cứu thông qua sự phụ thuộc của hằng số điện môi (ε) và tổn hao điện môi (tgδ) vào nhiệt độ thiêu kết. Kết quả cho thấy ε đạt giá trị cực đại tại nhiệt độ thiêu kết 1100°C, trong khi tgδ giảm đáng kể ở nhiệt độ này. Điều này chứng tỏ rằng nhiệt độ thiêu kết tối ưu không chỉ cải thiện cấu trúc mà còn nâng cao tính chất điện môi của vật liệu.
2.1. Hằng số điện môi
Hằng số điện môi (ε) của gốm tăng đáng kể khi nhiệt độ thiêu kết đạt 1100°C, đạt giá trị cực đại tại nhiệt độ này. Sự gia tăng ε được giải thích bởi sự hình thành các đômen sắt điện và sự chuyển pha hình thái học (MPB), tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân cực điện môi.
2.2. Tổn hao điện môi
Tổn hao điện môi (tgδ) giảm đáng kể khi nhiệt độ thiêu kết đạt 1100°C, chứng tỏ sự cải thiện trong cấu trúc và vi cấu trúc của gốm. Điều này giúp giảm thiểu sự mất mát năng lượng trong quá trình sử dụng vật liệu.
III. Tính chất áp điện
Tính chất áp điện của gốm đa thành phần KNaLiNbSBO3-BiNaKZrO3 được đánh giá thông qua hệ số áp điện (d33) và hệ số liên kết điện cơ (kp). Kết quả cho thấy d33 và kp đạt giá trị cao nhất tại nhiệt độ thiêu kết 1100°C, chứng tỏ sự cải thiện đáng kể trong tính chất áp điện của vật liệu. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng gốm trong các thiết bị áp điện hiện đại.
3.1. Hệ số áp điện
Hệ số áp điện (d33) đạt giá trị cao nhất tại nhiệt độ thiêu kết 1100°C, chứng tỏ sự cải thiện trong cấu trúc và vi cấu trúc của gốm. Điều này giúp tăng cường khả năng chuyển đổi năng lượng cơ-điện của vật liệu.
3.2. Hệ số liên kết điện cơ
Hệ số liên kết điện cơ (kp) cũng đạt giá trị cao nhất tại nhiệt độ thiêu kết 1100°C, chứng tỏ sự cải thiện trong tính chất áp điện của gốm. Điều này giúp tăng hiệu suất của các thiết bị áp điện sử dụng vật liệu này.
