İğnesel morfolojide NaNbO3 kristallerinin hidrotermal yöntemle sentezlenmesi ve yapısal karakterizasyonu

Abstract

Son yıllarda, kurşun ve diğer zararlı maddelerin sınırlanması sebebiyle, yüksek piezoelektrik ve ferroelektrik özellikler gösteren kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin geliştirilmesiyle ilgili büyük çaba harcanmaktadır. Yüksek piezoelektrik etki elde etmenin bir yolu da seramiklerin kristalografik bir dokuya sahip olacak şekilde üretilmesidir. Bu çalışmada dokulu kurşunsuz piezoelektrik üretiminde şablon parçacık olarak kullanılmak üzere nano boyutta sodium niobate (NN) tozları, hidrotermal yöntem ile üretilmiş ve morfolojisi kontrol edilmiştir. Çalışmada temel amaç anisometrik morfoloji elde etmek olduğundan farklı sıcaklık, OH molaritesi, Nb molaritesi ve süre şartları denenmiş ve bunların morfolojiye etkisi araştırılmıştır. 120°C ile 160°C arasında iğnesel morfolojide Na8Nb6O19.13H2O ve fiber morfolojide Na2Nb2O6.H2O fazları elde edilirken, 160°C ve 240°C sıcaklıkta ise kübik morfolojide NaNbO3 fazı elde edilmiştir. Artan süre ve Na molaritesi ile iğnesel morfolojinin devam ettiği ancak iğnelerin boyutlarının büyüdüğü tespit edilmiştir. Elde edilen bu öncül fazlar 400°C?de 1 saat ısıl işleme tabi tutularak NaNbO3 fazına dönüştürülmüştür. Bütün fazlar ve morfolojiler XRD ve SEM ile karakterize edilmiştir.

In recent years, great efforts have been spent on to develop lead-free piezoelectric ceramics, which exhibits high piezoelectric and ferroelectric properties, due to the restrictions on the use of lead and other hazardous substances. One way to obtain ceramics with high piezoelectric properties to crystolographically orient them. In this study, sodium niobate (NN) powders were synthesized by hydrothermal process for the purpose of using them as template particles in textured lead free piezoelectric ceramics. Since the aim of this study is to obtain anisometric morphology, effects of temperature, OH molarity, Nb molarity and period on morphology has been investigated. Na8Nb6O19.13H2O and Na2Nb2O6.H2O phases with needle-like morphology and fiber-like morphology were obtained, respectively, between 120°C and 160°C, whereas NaNbO3 particles with cubic morphology was obtained between 160°C and 240°C. With increasing time and Na molarity, needle-like morphology was retained on but needles became larger. Precursor particles have been annealed at 400°C for 1 hour to obtain NaNbO3 particles. All of the phases and morphologies have been characterized by SEM and XRD.