5. Bố cục của luận văn
3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian phõn cực đến tớnh chất điện mụi, ỏp điện
của mẫu gốm CH3A – U (Ủ tại 700oC, 4 giờ)
Sự ảnh hưởng của thời gian phõn cực đến cỏc tớnh chất của gốm được khảo sỏt từ 5 đến 50 phỳt và cố định điện trường phõn cực tại 40 kV/cm, nhiệt độ phõn cực là 120oC. Cỏc giỏ trị khảo sỏt được trỡnh bày ở Bảng 3.8.
Bảng 3.8. Hệ số liờn kết điện cơ và ỏp điện của gốm phụ thuộc thời gian phõn cực
Thời gian (phỳt) 5 10 15 20 30 40 50
kp 0,55 0,62 0,65 0,68 0.68 0,68 0.68
d33 (pC/N) 524 552 590 603 602 603 604
Hỡnh 3.9 cho thấy ảnh hưởng của thời gian phõn cực đến cỏc tớnh chất ỏp điện, điện mụi của mẫu gốm như sau: hệ số ỏp điện d33 tăng dần từ 524 pC/N đến khoảng 603 pC/N khi thời gian phõn cực tăng dần từ 5 phỳt đến 20 phỳt. Khi thời gian phõn cực hơn 20 phỳt, giỏ trị d33 ổn định và khụng cú thay đổi đỏng kể. Hệ số liờn kết điện cơ kp tăng từ 0,55 đến 0,68 theo thời gian phõn cực từ 5 phỳt đến 20 phỳt, và thay đổi khụng đỏng kể khi thời gian phõn cực lớn hơn 20 phỳt. 0 10 20 30 40 50 450 500 550 600 650 0 10 20 30 40 50 0.55 0.60 0.65 0.70 d 33 d33 k p kp Thời gian (phút)
Hỡnh 3.9. Sự phụ thuộc của hệ số liờn kết điện cơ kp và hệ số ỏp điện d33 theo thời gian phõn cực
Điều này cú thể giải thớch như sau: thời gian phõn cực ngắn thỡ số lượng đụ men phõn cực xoay theo điện trường ớt, thời gian kộo dài thỡ số lượng đụ men xoay theo điện trường tăng do đú hệ số ỏp điện tăng. Sau thời gian 20 phỳt cỏc đụ men phõn cực đó xoay hoàn toàn và ỏp điện đạt giỏ trị cực đại.
Do vậy, cú thể kết luận thời gian phõn cực tối ưu với hệ gốm này là khoảng 20 phỳt. Điều đú sẽ cho tham số d33, kp đạt cao nhất và ổn định, hằng số điện mụi ổn định và khụng quỏ lớn. Đú là điều mong muốn đối với một hệ gốm mềm để sử dụng chế tạo cảm biến thu của thiết bị thủy õm cú độ nhạy cao.
Kết quả khảo sỏt cho thấy sự ảnh hưởng của điều kiện phõn cực là rất quan trọng đối với quỏ trỡnh chế tạo gốm. Để cú được tớnh chất tốt, ổn định cho hệ gốm núi chung và gốm ỏp điện mềm trờn cơ sở PZT pha tạp núi riờng cần phải khảo sỏt kỹ đặc biệt là theo điện trường phõn cực, nhiệt độ phõn cực và thời gian phõn cực. Thụng thường, điện trường phõn cực phải cao hơn so với điện trường khỏng của gốm. Điện trường phõn cực cao cú thể tạo ra một định hướng đụ men cao hơn. Tuy nhiờn, điện trường phõn cực cao quỏ cú thể đỏnh thủng điện mụi. Nhiệt độ phõn cực cao sẽ làm cho cỏc đụ men chuyển động dễ dàng, nhưng điện trở suất của gốm lại giảm nhanh theo nhiệt độ. Như vậy, đối với mỗi loại gốm khỏc nhau việc nghiờn cứu để chọn ra điều kiện phõn cực tối ưu riờng là điều quan trọng nhất.
Hệ gốm CH3A-U cú cụng thức Pb0.988(Zr0.525Ti0.475)0.97Nb0.024Sb0.006O3
sau khi ủ nhiệt tại 700oC trong 4 giờ, với cỏc điều kiện tối ưu là: điện trường phõn cực 40 kV/cm, nhiệt độ 120oC và trong thời gian 20 phỳt đó đạt được cỏc thụng số ỏp điện tốt và ổn định nhất, cụ thể là ε = 1978, kp= 0.68, d33= 603 (pC/N),
Qm = 72, TC = 366oC.
Với kết quả thu được từ hệ gốm CH3A-U (ủ nhiệt tại 7000C trong 4 giờ) ta xỏc định được thụng số cực kỡ quan trọng, đú là đỏnh giỏ độ nhạy của vật liệu, đõy là cơ sở để chế tạo thiết bị cảm biến thu nhằm xỏc định chớnh xỏc đối phương “là ai” và đang “ở đõu”.