CHẾ TẠO GỐM ÁP ĐIỆN PZT-PMnN
3.2.1.1. Phương pháp Ác-si-mét để xác định khối lượng riêng
Xác định khối lượng riêng của vật liệu và so sánh với khối lượng riêng theo lý thuyết để biết mức độ thiêu kết của gốm là một trong những bước kiểm tra cần thực hiện đầu tiên. Đối với mẫu áp điện, khối lượng riêng của mẫu cao chứng tỏ độ thiêu kết tốt, có như vậy mới có thể đáp ứng được yêu cầu về mối liên kết điện - cơ. Với gốm áp điện có chứa Pb, do PbO bay hơi trong quá trình thiêu kết dẫn đến sự phân bố Pb không đều giữa trong và ngoài mẫu, nên trước khi đo khối lượng riêng ta phải mài bỏ bớt phần bề mặt mẫụ
Với mẫu gốm đã thiêu kết, khối lượng riêng ρ phải đạt trên 95% giá trị khối lượng riêng lý thuyết thì mới đảm bảo chế độ thiêu kết đã chọn cho phép chế tạo được gốm có chất lượng tốt. Khối lượng riêng lý thuyết của PZT là 7600kg/m3 [130], còn của PZT- 0,10PMnN là 8020kg/m3 [64]. Khối lượng riêng của mẫu gốm càng gần với khối lượng riêng lý thuyết, độ thiêu kết của mẫu càng tốt.
Hình 3.7. Cải tiến cân điện tử để cân mẫu trong chất lỏng.
Để xác định khối lượng riêng của vật liệu ta có thể cân, đo kích thước và tính theo định nghĩạ Tuy nhiên, với các mẫu có hình dạng phức tạp thì phương pháp Ác-si-mét là phương pháp hiệu quả và có độ tin cậy cao hơn, được nhiều nhà nghiên cứu áp dụng [57],[66],[68],[78]... Khối lượng riêng mẫu được tính theo cơng thức:
l l kk kk ρ M M M ρ − = (2.1)
với Mkk (kg) là khối lượng mẫu khi cân trong khơng khí, Ml (kg) là khối lượng mẫu khi mẫu nằm trong chất lỏng có khối lượng riêng ρl (kg/m3). Cồn tuyệt đối (ρl = 791kg/m3) được sử dụng làm chất lỏng để cân so sánh, vì nó dính ướt mẫu tốt hơn nước, đảm bảo kết quả chính xác hơn. Phép cân được thực hiện với cân điện tử với độ chính xác đến ± 0,1mg với địn gánh và gióng cân ghép thêm để biến nó thành chiếc cân phù hợp với việc cân mẫu trong chất lỏng (hình 3.7).
Kết quả cân phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện bên ngoài (nhiệt độ, mức chất lỏng, v.v…), nên trước khi cân mẫu gốm ta phải “chuẩn” bằng cách thực hiện phép cân với một “mẫu chuẩn” làm từ Al hoặc Sn nguyên chất có cùng kích thước.