Chemical expansion in manganites
Manganitlerde kimyasal genleşme
- Tez No: 416681
- Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Ln1-xAxMnO3 (Ln= nadir toprak elementi katyonu, A= toprak alkali elementi katyonu) şeklinde gösterilen perovskit kristal yapısıyla birlikte karışık değerlik elektronlarına sahip olan mangan oksit çeşitlerine manganit denir. Çeşitli kullanım alanlarındaki potansiyel uygulamalarından dolayı geniş bir şekilde çalışılmaktadır. Pek çok araştırma onların üretimine, özelliklerinin karakterizasyonuna ve uygulamaları sırasında çıkabilecek problemlerin çözümlerine odaklanmışlardır. Bu uygulamaların bazıları, kati oksit yakıt pilleri için katot ve elektrolit malzemeleri, piezoelektrik sensörler ve termoelektrik malzemeler tarafından enerji toplanmasıdır. Bazı uygulamalarda, malzemeler yüksek derecede indirgeyici ve/veya yükseltgeyici atmosferlerle temas içinde olabilir. Bu şartlar altında malzemenin stokiyometrisindeki çeşitli varyasyonlar, kristal parametrelerinde değişikliğe sebep olabilir. Bu etki“kimyasal genleşme”olarak adlandırılır. Bu malzemelerden yapılan parçalar boyutsal kararsızlıklar oluştuğu zaman arızalanabilir. Örneğin, film sert altlık üzerine kaplanmışsa boyutsal değişiklikler ince film yapısında kalıntı gerilmelere sebep olur. Bu gerilmeler belli bir limitin üstünde olduğunda, çatlaklar ve tepecikler gibi bazı kusurlar oluşur ve ince film fonksiyonunu kaybeder. Bu yüzden, boyutsal varyasyonları incelemek ve mekanizmalarını anlamak büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmanın amacı La0.5Ca0.5MnO3-δ (LCMO) ve La1-xSrxMnO3-δ (LSMO) (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1)' nın kimyasal genleşme katsayılarını literatürde ilk defa araştırmaktır. Ayrıca, Stronsiyum (Sr) dopantının kimyasal genleşmeye etkisi çalışmanın başka bir amacıdır. Oksijen kaybı sırasında yapıdaki kimyasal genleşme, dilatometre, in-situ X-ray kırınımı ve termogravimetrik analizlerinin kombinasyonu ile belirlenmiştir. Mikro yapısal ve kimyasal analizler oda sıcaklığında X-ray kırınımı, taramalı elektron mikroskobu ve enerji ayırıcı X-ray spektrometresi ile yapılmıştır. Artan Sr dopantıyla birlikte, kimyasal genleşme katsayısı ve δ değerleri azalırlar; ancak yapıda Lantanum (La) eksikliği, kimyasal genleşmenin artmasına yol açar. Bu yüzden, en düşük kimyasal genleşme katsayısı LSMO9 örneklerinde gözlemlenmiştir. TGA eğrilerinde eğim değişiklikleri tespit edilmiştir ve nedeni Mn değerliğinin değişmesinden dolayı görülen Jahn-Teller bozukluğunun etkisiyle açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
Manganites are type of manganese oxides having mixed valence states with perovskite structure represented as Ln1-xAxMnO3 (Ln= rare-earth cation, A= alkaline earth cation) and they have been widely studied due to their potential applications in various important areas and their interesting properties. Numerous investigations have focused on their production, characterization of their properties and solution of problems encountered during their applications. Some of these applications are cathode and electrolyte materials for solid oxide fuel cells (SOFC), piezoelectric sensors or energy harvesting by thermoelectric materials. In some applications, materials can be in contact with highly oxidizing and/or reducing atmospheres. The possible variations in the stoichiometry of the materials under these conditions may also lead to changes in their lattice parameters. This effect is known as“chemical expansion”. The component made of such a material may mulfunction when dimensional stabilities occur. For instance, dimensional changes cause residual stresses in thin film structures if the film is clamped to a rigid substrate. When these stresses are above a certain limit, some defects like cracks or hillocks are formed and the film loses its function. Therefore it is of cardinal importance to observe these dimensional variations and understand the governing mechanims. The aim of this study is to explore chemical expansion coefficients of La0.5Ca0.5MnO3-δ (LCMO) and La1-xSrxMnO3-δ (LSMO) (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1) for the first time in literature. In addition, effect of Sr dopant on chemical expansion coefficient is another aim of this study. The chemical expansion in the structure during O loss was determined by combined study of dilatometry, in-situ X-ray diffraction and thermogravimetric analysis. Microstructural and chemical analysis were performed using room temperature X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. With increasing Sr dopant, chemical expansion coefficient and δ values have decreasing trend whereas the absence of La in the structure leads to increase in chemical expansion. Therefore, the lowest chemical expansion coefficient is observed in LSMO9 samples. Slope changes are observed in TGA curves and the reason for this can be explained with the effect of Jahn-Teller distortion due to change in Mn valence state.
Benzer Tezler
- Design of boron doped (nickel manganese cobalt containing) NMC 811 cathode active materials
Bor katkılanmış (nikel mangan kobalt içeren) NMC811 katot aktif malzemelerinin tasarımı
İBRAHİM CAN TOPAKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Grafit fırınlı atomik absorbsiyon spektrometrisinde çeşitli iyon karışımlarının mangan üzerine girişim etkileri
Başlık çevirisi yok
HÜRREM İNCE TEKGÜL
Doktora
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
- Volkanik bazalt kayaçlarından cam-seramik malzeme üretim koşullarının araştırılması ve özelliklerinin incelenmesi
The investigation of production conditions and properties of glass-ceramic materials from the volcanic basalt rocks
ŞENOL YILMAZ
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN GÜNAY
- Manganese and vanadium impregnated anode systems for intermediate temperature solid oxide fuel cells
Orta sıcaklıkta çalışan katı oksit yakıt pilleri için mangan ve vanadyum emdirilmiş anot sistemleri
BENAZIR FAZLIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiAnorganik Kimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OKTAY DEMİRCAN
- Akıllı biyomimetik nano hibrit yüzey formlarının tasarımı ve lignoselülozik yüzeyde hidrotermal modifikasyonun incelenmesi
Design of smart biomimetic nano hybrid surface forms and investigation of hydrotermal modification on the lignocellulosic surface
DOĞU RAMAZANOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Bilim ve TeknolojiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. FERHAT ÖZDEMİR