بررسی ساختاری و ریزساختاری نانو ذرات دی الکتریک تیتانات کلسیم – مس تولید شده به روش مکانوشیمیایی

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حامد احمدی اردکانی ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد گروه الکتروسرامیک دانشکده مواد دانشگاه صنعتی شیراز)
مرتضی علیزاده ² (استادیار مهندسی مواد گروه الکتروسرامیک دانشکده مواد دانشگاه صنعتی شیراز)
محمدرضا غضنفری ³ (استادیار مهندسی مواد گروه الکتروسرامیک دانشکده مواد دانشگاه صنعتی شیراز)
محمد غفاری ⁴ (دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد گروه الکتروسرامی دانشکده مواد دانشگاه صنعتی شیراز)
رسول امینی ⁵ (دکترای مهندسی مواد دانشکده مهندسی برق دانگاه صنعتی نانیانگ سنگاپور)

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1390/04/01

کلید واژه: نانوذرات, مکانوشیمیایی, اندازه‌ی بلورک, بی شکل, دی الکتریک,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، نانوذرات دی الکتریک تیتانات کلسیم- مس (CCTO) به روش مکانو شیمیایی تولید شده است. ترکیب شیمیایی پودر آسیا شده با استفاده از تجزیه‌ی فلورسانس اشعه‌ی X (XRF) و تجزیه‌ی ساختاری کمی وکیفی فازها با پراش اشعه‌ی X (XRD) و با کاربرد روش رتویلد صورت گرفت. افزون بر این، بررسی اندازه‌ی ذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام گرفت. نتایج تجزیه‌ی XRF نشان داد که میزان آلودگی وارد شده در حین فرآیند سنتز مکانیکی به سامانه، بسیار اندک بوده است. نتایج XRD نشان دادند که در مراحل گوناگون آسیاکاری، به ترتیب کاهش اندازه‌ی ذرات، تشکیل ساختار نانو و به مقدار زیادی بی شکل شدن رخ می‌دهد و هم‌چنین، مشخص گردید که سرعت بی شکل شدن در مورد فازهای گوناگون، متفاوت است. با تبدیل تمامی فازهای بلورین به فاز بی شکل و با نزدیک شدن ترکیب این فاز به ترکیب استوکیومتری فاز CCTO، این فاز از زمینه‌ی فاز بی شکل، جوانه زنی و رشد می‌کند. تصویر TEM نشان داد که اندازه‌ی ذرات فاز CCTO پس از 256 ساعت آسیاکاری در محدوده‌ی 10 تا 35 نانومتر است.   

منابع و مأخذ:

1- T.T. Fang and H. K. Shiau, “ Mechanismfor Developing the Boundary Barrier Layers of

CaCu3Ti4O12,” J. Am. Ceram. Soc., 2004, 87.,2072–9.

2- J. F. Fernandez, P. Leret, J. J. Romero, J. deFrutos, M. A. de la Rubia, M. S. M. Gonzalez,

J. L. C. Kramer, J. L. G. Fierro, A. Quesada,and M. A. Garcia, “Proofs of the Coexistence

of Two Magnetic Contributions in Pure andDoped CaCu3Ti4O12 Giant Dielectric Constant

Ceramics,” J. Am. Ceram. Soc., 2009, 92.,2311–8.

3- T. B. Adams, D. C. Sinclair, and A. R.West, „„Influence of Processing Conditions on

the Electrical Properties of CaCu3Ti4O12Ceramics,” J. Am. Ceram. Soc., 2006, 89.,

3129–35.

4- P. B. A. Fechine, A. F. L. Almeida, F. N. A.Freire, M. R. P. Santos, F.M.M. Pereira, R.

Jimenez, J. Mendiola, and A.S.B. Sombra,„„Dielectric Relaxation of BaTiO3 (BTO)–

CaCu3Ti4O12 (CCTO) Composite ScreenprintedThick Films at Low Temperatures,”

Mater. Chem. Phys., 2006, 96., 402–8.

5- Y. Q. Tan, J. L. Zhang, W. T. Hao, G. Chen,W. B. Su, and C. L. Wang, „„Giant DielectricPermittivity

Property and Relevant Mechanismof Bi2/3Cu3Ti4O12 ceramics,” Mater. Chem.

Phys., 2010, 124., 1100–4.

6- D. Mandal, A. K. Rai, D. Kumar, and O.Parkash, „„Dielectric Properties of the

Ca1−xLaxCu3Ti4−xCoxO12 System (x = 0.10, 0.20and 0.30) Synthesized by Semi-wet Route,” .

Alloy. Compd., 2009, 478., 771–6.

7- Thomas, K. Dwarakanath, K. B. R. Varmaand T. R. N. Kutty, „„Synthesis of

Nanoparticles of the Giant Dielectric Material,CaCu3Ti4O12 from a precursor route,” J.

Therm. Anal. Calorim., 2009, 95., 267–72.8- B.S. Prakash and K. B. R. Varma, „„Effect

of Sintering Conditions on the Microstructural,Dielectric, Ferroelectric and Varistor

Properties of CaCu3Ti4O12 and La2/3Cu3Ti4O12Ceramics Belonging to the High and Low

Dielectric Constant Members of ACu3M4O12(A = alkali, alkaline-earth metal, rare-earth

metal or vacancy, M = transition metal) familyof oxides,” Physica B., 2008, 403., 2246–54.

9- K. Chen, Y. F. Liu, F. Gao, Z .L. Du, J. M.Liu, X. N. Ying, X. M. Lu, and J. S. Zhu, „„Ti

Deficiency Effect on the Dielectric Responseof CaCu3Ti4O12 Ceramics,” Solid. State.

Commun., 2007, 141., 440–4.

10- M. A. Subramanian, and A. W. Sleight,„„ACu3Ti4O12 and ACu3Ru4O12 Perovskites:

High Dielectric Constants and ValenceDegeneracy,” Solid. State. Sci., 2002, 4., 347–

51.

11- S. W. Choi and S. H. Hong, “Effect of AlDoping on the Electric and Dielectric

Properties of CaCu3Ti4O12,” J. Am. Ceram.Soc., 2007, 90., 4009–11.

12- D. L. Sun, A. Y. Wu, and S. T. Yin,„„Structure, Properties, and Impedance

Spectroscopy of CaCu3Ti4O12 CeramicsPrepared by Sol–Gel Process,” J. Am. Ceram.

Soc., 2008, 91., 169–73.

13- F. Amaral, M. Valente, and L. C. Costa,„„Synthesis and Characterization of Calcium

Copper Titanate Obtained by Ethylene diaminetetra acetic acid gel combustion,” Mater.

Chem. Phys., 2010, 124., 580–6.

14- J. Xue, D. Wan, S.E. Lee, and J. Wang,“Mechanochemical Synthesis of Lead

Zirconate Titanate from Mixed Oxides,” J. Am.Ceram. Soc., 1999, 82., 1687–92.

15- R. Amini, M. J. Hadianfard, E.Salahinejad, M. Marasi, and T. Sritharan,

„„Microstructural phase evaluation of highnitrogenFe–Cr–Mn alloy powders synthesized

by the mechanical alloying process,” J. Mater.Sci, 2009, 44., 136-48.

16- S. K. Manik, and S. K. Pradhan,„„Microstructure Characterization of Ball-millprepared

Nanocrystalline CaCu3Ti4O12 byRietveld Method,” Physica E, 2006, 33., 160–

168.

17- C. Suryanarayana, “Recent Advances inthe Synthesis of Alloy Phases by Mechanical

Alloying/Milling,” Metal. Mater. Int., 1996, 2.,195-209.

18- J. Eckert, L. Schultz, and K. Urban,“Progress of Quasicrystal Formation During

Mechanical Alloying in Al-Cu-Mn and theInfluence of the Milling Intensity,” Z.

Metallkd.,1990, 81, 862-868.

19- A. R. Miedema, P. F. de Chatel, and F. R.de Boer, “Cohesion in Alloys-Fundamentals of

a Semi-empirical Model,” Physica B, 1980,100., 1-28.

20- D . M . Rowe, Thermoelectrics Handbook,Macro to Nano; 19: 1–18, CRC Press, 2006.

21- D. Kuscer, J. Holc, and M. Kosec,„„Mechano-Synthesis of Lead–Magnesium–

Niobate Ceramics,” J. Am. Ceram. Soc., 2006,89., 3081–8.

22- D. Kuscer, E. T. Sturm, J. Kovac, and M.Kosec, „„Characterization of the Amorphous

Phase and the Nanosized Crystallites in HighEnergy-MilledLead–Magnesium–Niobate

Powder,” J. Am. Ceram. Soc., 2009, 92., 1224–1229.

23- C. Suryanarayana, Mechanical Alloyingand Milling; pp. 183–241. CRC Press, 2004.