Hệ thống sona nhúng VGS-3 có cấu tạo gồm 24 thanh biến tử áp điện dựa trên nền gốm BaTiO3 (BT) được ghép song song với nhau. Để nâng cao tính chất điện môi, sắt điện, áp điện và cải thiện một số tính chất vật lý của gốm BT, hệ vật liệu BaTiO3-x %kl LiBiO2 (BT-xLBO) đã được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng để thay thế cho các biến tử trong hệ thống sona nhúng VGS-3. BT-xLBO được tổng hợp thành công tại nhiệt độ 1200 0C bằng phương pháp nung truyền thống.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA GỐM ÁP ĐIỆN BaTiO3 + x %kl LiBiO2 THAY THẾ CHO CÁC BIẾN TỬ ÁP ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG SONA NHÚNG VGS-3 Đỗ Viết Ơn*, Võ Thanh Tùng, Trương Văn Chương Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Email: dovietonphysic@mail.com * Ngày nhận bài: 10/01/2020; ngày hoàn thành phản biện: 18/02/2020; ngày duyệt đăng: 14/7/2020 TÓM TẮT Hệ thống sona nhúng VGS-3 có cấu tạo gồm 24 biến tử {p điện dựa gốm BaTiO3 (BT) ghép song song với Để nâng cao tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện cải thiện số tính chất vật lý gốm BT, hệ vật liệu BaTiO3-x %kl LiBiO2 (BT-xLBO) nghiên cứu, chế tạo sử dụng để thay cho biến tử hệ thống sona nhúng VGS-3 BT-xLBO tổng hợp thành công nhiệt độ 1200 0C phương ph{p nung truyền thống Sự ảnh hưởng chất chảy nhiệt độ nung thiêu kết vào mật độ tính chất điện hệ gốm nghiên cứu Hệ gốm BT-1.0LBO thể tính chất điện mơi {p điện tốt với hệ số liên kết điện kp = 0.29, k31 = 0.16, hệ số {p điện d33 = 185 (pC/N) nhiệt độ chuyển pha Tc = 98 0C Với tính chất điện tốt, BT-1,0LBO hệ vật liệu hứa hẹn sử dụng để chế tạo biến tử thay cho biến tử hư hỏng thiết bị sona Từ khóa Biến tử {p điện, gốm {p điện BaTiO3, chất chảy LBO MỞ ĐẦU Để làm chủ vùng biển bảo vệ biển, đảo, lãnh hảỉ, c{c quân sự< Hải quân Việt Nam ý đến đầu tư cho lĩnh vực săn, chống ngầm ngày lực lượng tàu ngầm Kilo đại Vào năm 1980, Liên Xô trang bị nhiều máy bay trực thăng săn ngầm Ka-28 Việt Nam để giám sát, chống ngầm với phao nhúng VGS-3 số lượng lớn phao thủy âm vô tuyến thụ động РГБ-НМ-1 Vật liệu làm anten thủy }m chế tạo từ thời Liên Xô cũ v| sử dụng gốm BaTiO3 có nhiệt độ chuyển pha thấp, khơng bền với điều kiện mơi trường nhiệt đới nên gi| hóa, c{c thông số {p điện suy giảm mạnh, số lượng biến tử gốm hư hỏng hoàn toàn chiếm tỷ lệ cao Chính vậy, tốn cấp b{ch đặt phải nhanh chóng khơi phục tiến đến thay cảm biến {p điện BaTiO3 loại vật liệu 55 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … có tính tương đương v| cao Tuy nhiên, hệ gốm BaTiO3 có nhược điểm nhiệt độ thiêu kết cao (≥1350 0C) Điều kiện phịng thí nghiệm chúng tơi khơng có lị nung đ{p ứng điều kiện Chính vậy, chọn giải ph{p để giảm nhiệt độ thiêu kết BaTiO3 c{ch đưa thêm chất chảy LiBiO2 (LBO) LiBiO2 báo cáo chất hỗ trợ thiêu kết nhiều hệ gốm {p điện chứa chì[1-9] khơng chì[10-12] Chất chảy LBO làm giảm nhiệt độ thiêu kết mà không làm suy giảm tính chất điện, điện mơi, {p điện Mazumder cộng gốm PZT pha 3%kl LiBiO2 2%kl LiBiO2 có khối lượng riêng đạt 95% 97% so với lý thuyết thiêu kết 715 0C Các tính chất điện mơi v| điện áp tốt so với PZT thiêu kết nhiệt độ cao khơng có LBO[2] Zhang cộng báo cáo hệ gốm PZT-SKN pha %kl LiBiO2 1%kl LiBiO2 + 1%kl CuO giảm nhiệt độ thiêu kết xuống 300-350°C Gốm PZT-SKN với %kl LiBiO2 + 1%kl CuO thiêu kết 900 0C cho thấy mật độ cao với hệ số {p điện d33 điện trường cao 415 pm/V, nhiệt độ Curie Tc khoảng 351 0C, số điện môi 1235, hệ số kp = 0,54[6] Liang cộng tổng hợp hệ gốm Pb0.97La0.03(Zr0.53Ti0.47)0.9925O3 (PLZT) với 6,0 %kl LiBiO2 thiêu kết nhiệt độ 950 oC cho thấy tính chất điện cao vượt trội so với mẫu PZT-5, PMN-PZT truyền thống với d33 = 435 pC/N, S11 = 0,22% điện trường 3,0 kV/mm, ɛ33 = 2040, tanδ = 0,025 TC = 240 0C[7] Jinqiao Yi cộng nghiên cứu ảnh hưởng LiBiO2 đến tính chất gốm {p điện 0,35Pb(Ni1/3Nb2/3)O30,65Pb(Zr0,41Ti0,59)O3 (PNN-PZT) pha tạp CuO Mẫu PNN-PZT bổ sung 0,1 %kl CuO 1,0 %kl LiBiO2 nhiệt độ thiêu kết giảm từ 1200 xuống 1000 0C gốm trì tính chất {p điện cao với số {p điện d33 = 538 pC/N, hệ số liên kết điện kp = 0,62, số điện môi ɛ33 = 3381, hệ số phẩm chất Qm 61 tổn hao tanδ = 0,01[8] Theo hiểu biết chúng tôi, báo cáo giảm nhiệt độ thiêu kết hệ gốm BaTiO3 sử dụng chất chảy LBO Nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng chất chảy LBO đến tính chất điện mơi, sắt điện {p điện BaTiO3 Đồng thời, hệ gốm với nồng độ LBO tối ưu chọn so sánh với tính chất điện biến tử thu, chế tạo thành biến tử để thay biến tử thu hỏng để khôi phục anten thủy âm THỰC NGHIỆM Hệ gốm BaTiO3 + x %kl LiBiO2 chế tạo phương ph{p truyền thống Bước 1: Hệ gốm BaTiO3 (BT) chế tạo theo phương ph{p phản ứng pha rắn cách pha trộn BaCO3, TiO2 (99%, Hàn quốc) Hỗn hợp siêu âm 30 phút nghiền 14 giờ, sau sấy khơ v| ép khn có đường kính 25 mm, 500 kg/cm2, nung sơ 1200 0C Tiếp theo, hỗn hợp BT nghiền 24 Bước 2: Chất chảy LiBiO2 (LBO) chế tạo nghiền trộn hỗn hợp Bi2O3 Li2O thời gian 14 nung 6500C Sau đó, hỗn hợp LBO nghiền lần 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) 24 sấy khô Bước 3: Pha chất chảy LBO vào BT theo nồng độ x, nghiền 30 phút v| ép th|nh viên để thiêu kết nhiệt độ 1200 0C 2h Khối lượng riêng c{c mẫu gốm x{c định phương ph{p Archimedes sử dụng dung dịch ethanol C{c mẫu gốm tạo điện cực bạc v| ph}n cực dầu Silicon nhiệt độ 80 0C, điện trường 30 kV cm 30 phút Mẫu phân cực đo c{c tính chất điện sau 24 Tính chất điện mơi theo nhiệt độ x{c định RLC HIOKI 3532 với chương trình tự động, nhiệt độ mẫu đo sử dụng Digital Mutimeter 7562 Tính chất {p điện x{c định tần số cộng hưởng-phản cộng hưởng sử dụng phân tích trở kháng (LCR Hioki 3532) Tính chất sắt điện x{c định phương ph{p Sawyer-Tower KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Để chọn vật liệu nghiên cứu phù hợp, tiến h|nh nghiên cứu cấu tạo, tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện gốm dùng chế tạo biến tử ăng ten thu (kí hiệu BTT) Thiết bị thu có dạng hình trụ (hình 1a), gồm 24 biến tử (hình 1b) ghép song song với (a) (b) Hình Cấu tạo khối thu Trong có 10 hộp, hộp gồm khối {p điện gắn v|o hình trụ tạo th|nh hình trống (hình 2) Mỗi khối {p điện gồm gốm liên kết cứng, kiểu song song Hai khối nối tiếp Khối nối + - - + ; khối nối - + + - Hình Cấu tạo hộp cộng hưởng (1,2,3,4: c{c gốm {p điện; 5: v|nh trống) 57 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Chúng tiến h|nh t{ch c{c mẫu gốm hộp v| nghiên cứu tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện chúng Kết cho thấy biến tử thu sử dụng hệ vật liệu BaTiO3 có ρ = 5,48 g/cm , mẫu có đường trễ dạng đặc trưng vật liệu sắt điện thường Độ phân cực dư Pr = 7,51 µC/cm2 v| trường điện kháng Ec = 5,67 kV/cm (hình 3b) Sự phụ thuộc số điện môi vào nhiệt độ mẫu hình 3a Nhiệt độ chuyển pha vật liệu x{c định TC = 89 0C Để khôi phục biến tử {p điện, khảo sát chế độ phân cực Chế độ phân cực tối ưu x{c định là:nhiệt độ 80 0C, điện trường 2kV/cm, thời gian phân cực 30 phút Kết biến tử thu sau phân cực, có hệ số {p điện d33 = 172 pC/N hệ số liên kết điện kp = 0,29 (hình 3c) Hình a) Sự phụ thuộc số điện môi v|o nhiệt độ đo 1kHz , b) Đường trễ sắt điện c) Phổ dao động cộng hưởng theo phương radian biến tử thu Để có đ{nh gi{ chi tiết v| tiến đến thiết lập công thức chế tạo, tiến h|nh ph}n tích định lượng ngun tố có mặt vật liệu thông qua phổ Huỳnh quang tia X Phép ph}n tích thực Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam 58 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) Hình Phổ huỳnh quang tia X gốm BTT Bảng Kết ph}n tích định lượng mẫu gốm BTT Ba 54.870 Ti 21.489 O 21.507 Ca 1.394 Co 0.329 Sr 0.347 Pb 0.027 Bi 0.037 Từ kết ph}n tích định lượng (bảng 1) cho thấy, gốm BTT gốm BaTiO3 pha tạp Sr, Ca, Co có sử dụng chất hỗ trợ thiêu kết (PbO, Bi2O3) để hạ nhiệt độ thiêu kết Theo nhà chun mơn phân tích phổ huỳnh quang tia X cho biết, kết giá trị xác tuyệt đối nồng độ chất thành phần Vì vậy, sở phân tích số liệu thực nghiệm thu được, kết hợp với phân tích phổ huỳnh quang tia X tài liệu cơng bố cho thấy gốm thuộc nhóm vật liệu BaTiO3 Với c{c sở phân tích trên, chúng tơi chọn l|m đối tượng BaTiO3 làm vật liệu kết hợp chất chảy LBO để hạ nhiệt độ thiêu kết theo công thức BaTiO + x %kl LBO để chế tạo gốm {p điện thay Kết nghiên cứu tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO nung thiêu kết 1200 0C với x = (0,5 ÷ 3,0) tương ứng với ký hiệu 0,5LBO, 1,0LBO, 1,5LBO, 2,0LBO, 2,5LBO v| 3,0LBO so sánh với gốm BTT Mật độ hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO thể bảng Thành phần gốm 0,5LBO tương ứng nồng độ 0,5 %kl LBO có mật độ thấp 5,2 g/cm3 Khi tăng nồng độ LBO mật độ gốm tăng v| đạt giá trị lớn nồng độ 1,0 %kl LBO (1,0LBO) với ρ = 5,76 g cm3 Tuy nhiên, mật độ gốm mẫu giảm nhanh tiếp tục tăng nồng độ tạp Bảng Mật độ gốm mẫu BT Mẫu (g/cm3) 0,5LBO 5,20 1,0LBO 5,76 1,5LBO 5,75 59 2,0LBO 5,71 2,5LBO 5,66 3,0LBO 5,56 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Hình Sự phụ thuộc a) số điện môi v|o nhiệt độ đo 1kHz v| b) phụ thuộc nhiệt độ Tm v|o nồng độ LBO Hình 5a biểu diễn phụ thuộc số điện môi ε vào nồng độ LBO nhiệt độ phòng v| đo 1kHz Kết cho thấy tăng nồng độ LBO, số điện môi tăng v| đạt giá trị cực đại ứng mẫu 3,0LBO l| ε = 3455 Kết khảo sát cho thấy nhiệt độ Tc = 103 0C ứng mẫu 0,5LBO giảm nồng độ LBO tăng (hình 5b) Sự giảm nhiệt độ TC nồng độ tăng lượng nhỏ tạp Lithium v| Bismuth v|o cấu trúc perovskite Li+ thay cho Ba2+ BaTiO3 ( tạp accepto) Do bán kính ion nhỏ, Li+ xen kẽ vào lỗ trống vài ion Bi3+ thay vị trí Ba2+ (tạp dono)[10, 12] Hình l| đường trễ sắt điện mẫu đo phương ph{p SawyerTower Các thành phần hệ gốm có đường trễ dạng đặc trưng vật liệu sắt điện Độ phân cực dư Pr, trường điện kháng Ec mẫu cho bảng Hình Dạng đường trễ c{c mẫu 1,0LBO, 1,5LBO, 2,0LBO, 2,5LBO, 3,0LBO 60 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) Bảng C{c thông số Ec Pr c{c mẫu Mẫu Ec (kV/cm) Pr(µC/cm2) 0,5LBO 3,56 4,42 1,0LBO 6,59 8,96 1,5LBO 6,15 7,33 2,0LBO 5.83 7,16 2,5LBO 5.37 6,97 3,0LBO 5,05 5,76 BTT 5,67 7,51 Giá trị điện trường kháng Ec phân cực dư Pr mẫu gốm phụ thuộc nồng độ LBO Độ phân cực dư v| điện trường kh{ng đạt giá trị cực đại (8,96 µC/cm2; 6,59 kV/cm) ứng với mẫu 1,0LBO Để nghiên cứu tính chất {p điện, chúng tơi chế tạo mẫu theo hình dạng v| kích thước phù hợp với chuẩn quốc tế áp điện IRE 61 IRE 87 Các mẫu tạo điện cực phân cực theo c{c phương thích hợp nhằm thu c{c kiểu dao động tương ứng Hình l| phổ cộng hưởng dao động theo phương radian mẫu 0,5LBO, 1,0LBO, 1,5LBO, 2,0LBO, 2,5LBO, 3,0LBO Hình Phổ dao động cộng hưởng theo phương radian c{c mẫu 61 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Bảng Một số thông số {p điện hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO 0,08 d31 (pC/N) 29 d33 (pC/N) 40 0,29 0,28 0,16 0,16 43 42 184 172 2,0LBO 2,5LBO 0,26 0,24 0,15 0,14 39 38 165 139 3,0LBO 0,23 0,13 34 137 Mẫu kp k31 0,5LBO 0,14 1,0LBO 1,5LBO Bảng trình bày số thơng số {p điện c{c vật liệu BaTiO3 + x %kl LBO Nhóm vật liệu 0,5LBO có mật độ thấp v| khó ph}n cực có tính {p điện kh{ thấp kp =0.14, d33 = 40 pC/N Khi nồng độ chất chảy LBO tăng tương ứng th|nh phần 1,0LBO, gốm đạt mật độ lớn nhất, c{c thông số {p điện kh{ lớn kp = 0,29, d33 =184 pC/N Sau đó, c{c tính chất giảm xuống nồng độ LBO tăng thể bảng Có thể thấy, tính chất {p điện hệ gốm BaTiO3 phụ thuộc mạnh v|o h|m lượng tạp LBO Tại nồng độ thấp 1% khối lượng, h|m lượng tạp bổ sung khơng đủ hiệu để mẫu co ngót đẫn đến mật độ gốm thấp Trong trường hợp nồng độ cao % khối lượng, LBO BaTiO3 hình th|nh pha nóng chảy nhiệt độ thấp (điểm nóng chảy LBO l| 650 0C) hỗ trợ qu{ trình thiêu kết Trong qu{ trình thiêu kết pha lỏng, việc tăng cường qu{ trình mật độ hóa l| kết việc xếp lại c{c hạt v| vận chuyển vật chất qua pha lỏng[12] Vì vậy, th|nh phần 1,0LBO đạt mật độ tương đối lớn nhất, góp phần tăng tính chất {p điện mẫu Tuy nhiên, mức nồng độ LBO tối ưu (1% khối lượng), qu{ trình mật độ hóa giảm pha lỏng dư thừa hình th|nh từ hàm lượng bổ sung LBO cao l|m giảm mật độ gốm ph{t triển hạt v| lỗ rỗng[12] Kết l|m giảm tính chất {p điện nồng độ LBO cao 1% khối lượng Hình biểu diễn phụ thuộc hệ số {p điện d33, d31 v| hệ số liên kết điện kp, k31 theo nồng độ LBO C{c hệ số {p điện v| hệ số liên kết điện đạt gi{ trị lớn ứng với mẫu 1,0LBO 62 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) Hình Sự thay đổi hệ số {p điện d33, d31 v| hệ số liên kết điện kp, k31 theo nồng độ LBO Tính chất {p điện hệ gốm BaTiO3 + %kl LBO đạt giá trị lớn v| tương đương với hệ gốm BaTiO3 thiêu kết nhiệt độ 1350 0C Kết khảo sát tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện hệ gốm BaTiO3 + %kl LBO khẳng định, chất chảy LBO giảm nhiệt độ thiêu kết hệ gốm BaTiO3 1200 0C Mẫu 1,0LBO có tính chất điện môi, sắt điện, {p điện cao với mẫu biến tử thu KẾT LUẬN Hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO chế tạo thành công phương ph{p truyền thống Đã giảm nhiệt độ thiêu kết từ 1350 0C xuống cịn 1200 0C, c{c tính chất sắt điện, {p điện không thay đổi so với gốm BTT biến tử thu Kết khảo sát cho thấy tính chất điện mơi tốt mẫu 1,0LBO tương ứng với số điện môi εm = 2497,85 Tc = 98 0C Hệ gốm có tính chất sắt điện, {p điện tốt : Pr = 8,96 µC/cm2 Ec = 6,59 kV/cm, kp = 0,29, k31 = 0,16, d33 = 185 (pC N) Trong đó, gốm BTT có Tc = 89oC, Pr = 7,51 µC/cm2 Ec = 5,67 kV/cm, kp = 0,29, d33 = 172 (pC/N) Vật liệu BaTiO3 + %kl LBO (1,0LBO) chúng tơi chế tạo, hồn tồn thay cho mẫu biến tử thu bị hư hỏng, không phục hồi LỜI CẢM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn Đề tài nghiên cứu Khoa học phát triển công nghệ Quốc gia ‚Nghiên cứu phát triển biến tử {p điện dùng để chế tạo thiết bị siêu âm-thủy }m‛ mã số ĐTĐLCN.10 18 v| đề t|i ‚Khôi phục thiết bi thủy }m‛ hợp tác Khoa Vật lý Viện Kỹ thuật Hải qu}n t|i trợ kinh phí để thực nghiên cứu 63 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T Hayashi, T Inoue, Y Nagashima, J Tomizawa and Y Akiyama (2001) Low-temperature sintering of PZT with LiBiO2 as a sintering aid, Ferroelectrics, vol 258, pp 53-60 [2] R Mazumder and A Sen (2008) ‘Ultra’-low-temperature sintering of PZT: A synergy of nano-powder synthesis and addition of a sintering aid, Journal of the European Ceramic Society, vol 28, pp 2731-2737 [3] T Hayashi, T Hasegawa and Y Akiyama (2004) Enhancement of Piezoelectric Properties of Low-Temperature-Fabricated Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3 Ceramics with LiBiO2 Sintering Aid by Post-Annealing Process, Japanese Journal of Applied Physics, vol 43, pp 6683-6688 [4] T Hayashi, J Tomizawa, T Hasegawa and Y Akiyama (2004) Low-temperature fabrication of Pb(Ni1/3Nb2/3)O3–Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 ceramics with LiBiO2 as a sintering aid, Journal of the European Ceramic Society, vol 24, pp 1037-1039 [5] S Zhang, R Xia and T R Shrout (2006) Low temperature sintering and properties of piezoelectric ceramics PSNT-Mn with LiBiO2 addition, Materials Science and Engineering: B, vol 129, pp 131-134 [6] W Zhang and R E Eitel (2011) Low-Temperature Sintering and Properties of 0.98PZT0.02SKN Ceramics with LiBiO2 and CuO Addition, Journal of the American Ceramic Society, vol 94, pp 3386-3390 [7] R.-h Liang, W.-z Zhang, M Gao, L Wang and X.-l Dong (2013) Excellent electrostrictive properties of low temperature sintered PZT ceramics with high concentration LiBiO sintering aid, Ceramics International, vol 39, pp 563-569 [8] J Yi, S Jiang, S Liu, L Zhang and J He (2014) Effects of LiBiO addition on the microstructure and piezoelectric properties of CuO-doped PNN-PZT ceramics, Physica Status Solidi A, vol 211, pp 2552-2557 [9] S R Sangawar and B Praveenkumar (2017) Structural and electrical properties of low temperature sintered PZT ceramics, Ferroelectrics, vol 517, pp 66-74 [10] A Patro (2010) "Dielectric Properties of Low-Temperature Sintered 0.5Ba (Zr0.2Ti0.8)O3 – 0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3 Ceramics", Bachelor of Technology Ceramic Engineering, National Institute of Technology Rourkela, Odisha-India [11] M JIANG, M DENG, Z YANG and Z FU (2012) Structure and piezoelectric properties of (1–x)K0.5Na0.5NbO3–xLiBiO3 lead-free piezoelectric ceramics, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol 22, pp s133-s137 [12] G K Sahoo (2015) "Synthesis and Characterization of Zr and Ca modified BaTiO Ferroelectric Ceramics", Doctor of Philosophy, Ceramic Engineering, National Institute of Technology Rourkela, Odisha, India 64 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số (2020) FABRICATION AND STUDY ON THE PROPERTIES OF BaTiO3 + x% wt LiBiO2 PIEZOELECTRIC CERAMICS TO REPLACE FOR PIEZOELECTRIC TRANSDUCERS IN THE VGS-3 DIPPING SONAR SYSTEM Do Viet On*, Vo Thanh Tung, Truong Van Chuong University of Sciences, Hue University *Email: dovietonphysic@mail.com ABSTRACT VGS-3 dipping sonar system is composed of 24 piezoelectric transducer bars based on BaTiO3 ceramic (BT), which are paired in parallel To improve the dielectric, ferroelectric, piezoelectric properties, and enhance some physical properties of BTO ceramic, BaTiO3 + x% wt LiBiO2 (BT-xLBO) material has been researched, fabricated and used to replace the piezoelectric transducer in the sonar system BTxLBO ceramics were prepared at sintering temperature of 1200 C by a conventional sintering method The effects of LBO content (x) on density and electrical properties were investigated BT-1.0LBO ceramic system exhibited the best dielectric and piezoelectric properties with electromechanical coupling coefficients kp = 0.29, k31 = 0.16, a piezoelectric constant d33 = 185 (pC/N) and Curie temperature Tc = 98 0C With good electrical properties, BT-1.0LBO is a promising material used to fabricate for new piezoelectric transducers and replacement for damaged piezoelectric transducers in sonar devices Keyword: Piezoelectric transducer, BaTiO3 piezoelectric ceramic, LBO addition 65 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Đỗ Viết Ơn sinh ngày 10/11/1989 Thừa Thiên Huế Năm 2012, ông tốt nghiệp cử nh}n ng|nh Sư phạm Vật lý Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Năm 2015, ông tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ng|nh Vật lý Chất rắn trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Từ năm 2016, ông l| nghiên cứu sinh tiến sỹ chuyên ngành Vật lý Chất rắn Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế n ng i n ứu: Vật liệu {p điện, vật liệu nano< Võ Thanh Tùng sinh ngày 17/07/1979 Quảng Bình Năm 2001, ơng tốt nghiệp cử nhân ngành Vật lý Chất rắn Trường Đại học Tổng hợp Huế Năm 2004, ông tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ng|nh Vật lý Chất rắn Năm 2009, ông tốt nghiệp tiến sĩ chuyên ng|nh Vật lý Chất rắn Belarus Năm 2015, ông phong hàm PGS Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế n c nghiên cứu: Vật liệu {p điện, kỹ thuật siêu âm, mô lý thuyết, kỹ thuật vi xử lý ứng dụng, xử lý tín hiệu số< Trương Văn Chương sinh ngày 23/10/1956 Thừa Thiên Huế Năm 1978, ông tốt nghiệp cử nhân ngành Vật lý lý thuyết Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội Năm 2002, ông tốt nghiệp tiến sĩ chuyên ng|nh Khoa học vật liệu Viện khoa học vật liệu - Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt nam Từ năm 1978 đến nay, ông giảng viên Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế n ng i n ứu: gốm {p điện, thủy âm, vật liệu nano 66 ... Khối nối + - - + ; khối nối - + + - Hình Cấu tạo hộp cộng hưởng (1,2,3,4: c{c gốm {p điện; 5: v|nh trống) 57 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Chúng... hưởng theo phương radian c{c mẫu 61 Chế tạo nghiên cứu tính chất gốm áp điện BaTiO3 + x %kl LiBiO2 thay cho biến tử … Bảng Một số thông số {p điện hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO 0,08 d31 (pC/N) 29 d33... kết theo công thức BaTiO + x %kl LBO để chế tạo gốm {p điện thay Kết nghiên cứu tính chất điện mơi, sắt điện, {p điện hệ gốm BaTiO3 + x %kl LBO nung thiêu kết 1200 0C với x = (0,5 ÷ 3,0) tương ứng