|
|
Processing of Electroceramic Materials for Advanced Applications
Kachlík, Martin ; Petzelt, Jan (referee) ; Bartoníčková, Eva (referee) ; Maca, Karel (advisor)
Disertační práce se zabývá přípravou pokročilých keramických materiálů se zajímavými fyzikálními vlastnostmi. Materiály, připravené v rámci této práce, byly vyrobeny tuho-fázovými popř. hydrotermálními syntézami. První ze zkoumaných materiálů je elektrokeramika EuTiO3 s perovskitovou mřížkou. Absence termodynamických dat tohoto systému vedla k rozsáhlému experimentálnímu výzkumu vhodných podmínek jeho přípravy. Tři směsi práškových prekurzorů (Eu2O3 s Ti2O3 nebo TiO2 – rutil či anatas) byly homogenizovány mletím v planetovém mlýnu a formovány izostatickým tlakem 300 MPa. Vzniklé keramické polotovary diskového tvaru byly slinovány konvenčními metodami v redukčních atmosférách (Ar + 7 % H2 nebo pouze čistý H2) popř. pokročilou slinovací metodou Spark Plasma Sintering (SPS). Následně byl studován vliv slinovací metody, teploty, složení atmosféry a prodlevy na finální hustotu a fázovou čistotu vzorků. Tento výzkum vyústil v úspěšnou přípravu jednofázové EuTiO3 objemové keramiky s relativní hustotou vyšší než 95 % teoretické hustoty (%TH). S ohledem na dostupnou literaturu jsou tyto materiály jedinými publikovanými vzorky fázově čisté EuTiO3 keramiky s tak nízkou porozitou. Důležitost těchto výsledků je podložena čtyřmi publikacemi v impaktovaných časopisech, kde byly vlastnosti měřené na těchto vzorcích prezentovány. Spektra infračervené odrazivosti byla porovnána s výsledky v literatuře. Byla tak demonstrována nezbytnost fázově čistých vzorků s minimálním porozitou pro měření jejich reálných (neovlivněných) fyzikálních vlastností. Další výzkum byl zaměřen na hydrotermální syntézu (HTS) keramického prášku Eu0,5Na0,5TiO3. Prezentované HTS byly uskutečněny ve vysoce zásaditém prostředí vodných roztoků NaOH nebo KOH při teplotách 220 – 250 °C. Experimenty s různými koncentracemi prekurzorů (EuCl3 a TiCl4) a redukčních činidel vedly k přípravě jednofázového práškového perovskitu Eu0,5Na0,5TiO3 s krychlovými částicemi s rozměry pod 1 m. Jiný titaničitan - MgTiO3 – byl syntetizován tuho-fázovou reakcí směsi práškových prekurzorů MgO a TiO2. Směsi byly mechanicky aktivovány v kulovém mlýnu po dobu 0, 10, 40, 80 nebo 160 min. Keramická tělesa byla slinována pomocí dvou různých přístupů a to buď metodou Two-step Sintering (TSS) na teplotách 1300 °C (30 min) a následně 1200 °C (20 h) nebo nejprve konvenčním slinováním při 1300 °C popř. 1400 °C po dobu 30 min a poté ještě pomocí metody Hot Isostatic Press (HIP) na 1200 °C popř. 1280 °C. V případě HIP-ovaných vzorků při 1280 °C po 3 hodiny v inertní Ar atmosféře o tlaku 200 MPa byly získány fázově čisté keramické vzorky MgTiO3 s relativní hustotou nad 93 %TH. Poslední z prezentovaných materiálů je Ba(Ca)Ti(Zr)O3 bezolovnatá piezokeramika, která byla připravena tuho-fázovou reakcí práškových směsí mletých v planetovém kulovém mlýnu za rozdílných podmínek. Keramická tělesa lisovaná izostatickým tlakem (300 MPa) byla dále zhutněna beztlakým slinováním na teplotách 1200, 1300, 1400 popř. 1500 °C po dobu 1 h na vzduchu. Byly studovány potřebné podmínky pro přípravu jednofázové perovskitové Ba0,85Ca0,15Ti0,9Zr0,1O3 keramiky s požadovanou mikrostrukturou. Úspěšně tak byly připraveny vzorky fázově čisté Ba(Ca)Ti(Zr)O3 keramiky o relativní hustotě až 96 %TH. Prezentované výsledky potvrzují význam volby vhodné metody výroby a potřebných parametrů k získání pokročilých elektrokeramických materiálů s požadovanou mikrostrukturou i fázovým složením a tudíž i pro správné stanovení jejich fyzikálních vlastností.
|
|
| |
|
|
Study of proper and improper microwave dielectric losses by means of teraherz and infrared spectroscopy
Tkáč, Ondřej ; Kamba, Stanislav (advisor) ; Petzelt, Jan (referee)
Title: Study ol"proper and improper microwave dielectric tosses by means of tcrahcrz and infrared speetroseopy Author: Ondfej Tkac Department: Department of Dielectrics. Institute of Physics, Academy of Sciences of C/ech Republic Supervisor: RNDr. Slanislav Kamba.C'Sc.. Na Slovance 2. Prague 8 Supervisor's e-mail adress: kambawT/u.c/ Abstract: In the llrst part of this thesis there is described relevant theory, especially we pay our attention to the principles of infrared speetroseopy and fitting models, then to the explanation of the terms proper and improper dielectric losses and we also discuss dielectrics and ferroelectrics. By means of Fourier transform infrared speetroseopy we measured infrared spectra at room temperature in the range of 30 - 3000 em"1. We lilted the spectra and then we extrapolated the final complex permit!vity into the microwave range. This enabled us to estimate the proportion of improper dielectric losses on total microwave losses. By the ceramic SiVxPlxCeVfinO-^ (.\0 to 9) we studied the impact of amount of lead on dielectric properties. We found out that the substitution of strontium with lead causes the increase of permitivity up lo several thousands and forces ferroelectric transition for x>2. With perovskitc Ca/n, jNb^ :,-xVx(.)1 (.v=0 to 0,01) we examined the inlluence of...
|
|
|
Study of electrical and dielectric properties of conducting polymers
Varga, Martin ; Prokeš, Jan (advisor) ; Petzelt, Jan (referee) ; Pfleger, Jiří (referee)
Title: Study of electrical and dielectric properties of conducting polymers Author: Mgr. Martin Varga Department: Department of Macromolecular Physics Supervisor: RNDr. Jan Prokeš, CSc., Department of Macromolecular Physics Abstract: Charge transport in polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPy) was studied in respect to various oxidants, dopants, morphology, and other modifica- tions in their synthesis. The mechanism of transport was discussed in the frame- work of combination of several models characteristic for disordered solids due to inherent heterogeneous structure of conducting polymers. Effect of drying on conductivity was studied and the long-time limit was explained with the diffusion- based model for bulk materials. For PPy nanotubes stability in strong alkaline media and aging were studied by AC and DC techniques. While conductivity of naturally aged samples after two years remained in the same order of magni- tude, after exposure to alkaline media or accelerated aging at high temperatures, conductivity decreased several orders of magnitude. Degraded material exhibited strong disorder and the transport model was completely changed. Despite severe treatment electrical properties were still comparable to other as-prepared mate- rials. Finally, an application example as ammonia sensor, the response of...
|
|
| |
|
|
Study of proper and improper microwave dielectric losses by means of teraherz and infrared spectroscopy
Tkáč, Ondřej ; Kamba, Stanislav (advisor) ; Petzelt, Jan (referee)
Title: Study ol"proper and improper microwave dielectric tosses by means of tcrahcrz and infrared speetroseopy Author: Ondfej Tkac Department: Department of Dielectrics. Institute of Physics, Academy of Sciences of C/ech Republic Supervisor: RNDr. Slanislav Kamba.C'Sc.. Na Slovance 2. Prague 8 Supervisor's e-mail adress: kambawT/u.c/ Abstract: In the llrst part of this thesis there is described relevant theory, especially we pay our attention to the principles of infrared speetroseopy and fitting models, then to the explanation of the terms proper and improper dielectric losses and we also discuss dielectrics and ferroelectrics. By means of Fourier transform infrared speetroseopy we measured infrared spectra at room temperature in the range of 30 - 3000 em"1. We lilted the spectra and then we extrapolated the final complex permit!vity into the microwave range. This enabled us to estimate the proportion of improper dielectric losses on total microwave losses. By the ceramic SiVxPlxCeVfinO-^ (.\0 to 9) we studied the impact of amount of lead on dielectric properties. We found out that the substitution of strontium with lead causes the increase of permitivity up lo several thousands and forces ferroelectric transition for x>2. With perovskitc Ca/n, jNb^ :,-xVx(.)1 (.v=0 to 0,01) we examined the inlluence of...
|
|
|
Processing of Electroceramic Materials for Advanced Applications
Kachlík, Martin ; Petzelt, Jan (referee) ; Bartoníčková, Eva (referee) ; Maca, Karel (advisor)
Disertační práce se zabývá přípravou pokročilých keramických materiálů se zajímavými fyzikálními vlastnostmi. Materiály, připravené v rámci této práce, byly vyrobeny tuho-fázovými popř. hydrotermálními syntézami. První ze zkoumaných materiálů je elektrokeramika EuTiO3 s perovskitovou mřížkou. Absence termodynamických dat tohoto systému vedla k rozsáhlému experimentálnímu výzkumu vhodných podmínek jeho přípravy. Tři směsi práškových prekurzorů (Eu2O3 s Ti2O3 nebo TiO2 – rutil či anatas) byly homogenizovány mletím v planetovém mlýnu a formovány izostatickým tlakem 300 MPa. Vzniklé keramické polotovary diskového tvaru byly slinovány konvenčními metodami v redukčních atmosférách (Ar + 7 % H2 nebo pouze čistý H2) popř. pokročilou slinovací metodou Spark Plasma Sintering (SPS). Následně byl studován vliv slinovací metody, teploty, složení atmosféry a prodlevy na finální hustotu a fázovou čistotu vzorků. Tento výzkum vyústil v úspěšnou přípravu jednofázové EuTiO3 objemové keramiky s relativní hustotou vyšší než 95 % teoretické hustoty (%TH). S ohledem na dostupnou literaturu jsou tyto materiály jedinými publikovanými vzorky fázově čisté EuTiO3 keramiky s tak nízkou porozitou. Důležitost těchto výsledků je podložena čtyřmi publikacemi v impaktovaných časopisech, kde byly vlastnosti měřené na těchto vzorcích prezentovány. Spektra infračervené odrazivosti byla porovnána s výsledky v literatuře. Byla tak demonstrována nezbytnost fázově čistých vzorků s minimálním porozitou pro měření jejich reálných (neovlivněných) fyzikálních vlastností. Další výzkum byl zaměřen na hydrotermální syntézu (HTS) keramického prášku Eu0,5Na0,5TiO3. Prezentované HTS byly uskutečněny ve vysoce zásaditém prostředí vodných roztoků NaOH nebo KOH při teplotách 220 – 250 °C. Experimenty s různými koncentracemi prekurzorů (EuCl3 a TiCl4) a redukčních činidel vedly k přípravě jednofázového práškového perovskitu Eu0,5Na0,5TiO3 s krychlovými částicemi s rozměry pod 1 m. Jiný titaničitan - MgTiO3 – byl syntetizován tuho-fázovou reakcí směsi práškových prekurzorů MgO a TiO2. Směsi byly mechanicky aktivovány v kulovém mlýnu po dobu 0, 10, 40, 80 nebo 160 min. Keramická tělesa byla slinována pomocí dvou různých přístupů a to buď metodou Two-step Sintering (TSS) na teplotách 1300 °C (30 min) a následně 1200 °C (20 h) nebo nejprve konvenčním slinováním při 1300 °C popř. 1400 °C po dobu 30 min a poté ještě pomocí metody Hot Isostatic Press (HIP) na 1200 °C popř. 1280 °C. V případě HIP-ovaných vzorků při 1280 °C po 3 hodiny v inertní Ar atmosféře o tlaku 200 MPa byly získány fázově čisté keramické vzorky MgTiO3 s relativní hustotou nad 93 %TH. Poslední z prezentovaných materiálů je Ba(Ca)Ti(Zr)O3 bezolovnatá piezokeramika, která byla připravena tuho-fázovou reakcí práškových směsí mletých v planetovém kulovém mlýnu za rozdílných podmínek. Keramická tělesa lisovaná izostatickým tlakem (300 MPa) byla dále zhutněna beztlakým slinováním na teplotách 1200, 1300, 1400 popř. 1500 °C po dobu 1 h na vzduchu. Byly studovány potřebné podmínky pro přípravu jednofázové perovskitové Ba0,85Ca0,15Ti0,9Zr0,1O3 keramiky s požadovanou mikrostrukturou. Úspěšně tak byly připraveny vzorky fázově čisté Ba(Ca)Ti(Zr)O3 keramiky o relativní hustotě až 96 %TH. Prezentované výsledky potvrzují význam volby vhodné metody výroby a potřebných parametrů k získání pokročilých elektrokeramických materiálů s požadovanou mikrostrukturou i fázovým složením a tudíž i pro správné stanovení jejich fyzikálních vlastností.
|
|
| |
|
| |
|
| |
guest ::
