Lead-free ferroelectric ceramics for energy storage and electrocaloric cooling applications
Enerji depolama ve elektrokalorik soğutma uygulamaları için kurşunsuz ferroelektrik seramikler
- Tez No: 630983
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT ADEM, DOÇ. DR. YAŞAR AKDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Bu tez çalışması, ferroelektrik ilkelerin ve uygulamaların anlatıldığı bir giriş bölümü ile enerji depolama ve elektrokalorik soğutma uygulamaları için üretilen birbirinden farklı kurşunsuz ferroelektrik seramik sistemlerin ferroelektrik özelliklerini içeren beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, ferroelektrik ilkeleri ve ferroelektriklerin dielektrik, piezoelektrik ve piroelektrik özellikleri tanıtılmakta, ardından bu tezde ele alınan elektrokalorik soğutma ve kapasitif enerji depolama uygulamalarından bahsedilmektedir. İkinci bölümde, bizmut lityum titanat bileşiminin sodyum bizmut titanat - baryum titanat sistemlerine katılmasının enerji depolama özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmış ve ayrıca bu yeni kompozisyonun literatürde elde edilen yüksek değerlere yakın ve gelişmiş enerji depolama özelliklerine sahip olduğu hesaplanmıştır. Üçüncü bölümde, baryum stronsiyum titanat bazlı seramiklerde iki farklı mangan öncülü kullanılarak mangan katkılanmasının kusur dipol oluşumu, ferroelektrik yaşlanma ve bunun sonucunda ortaya çıkan farklı mangan değerlikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca elektrokalorik özellikleri dolaylı yöntemle incelenmiştir. Dördüncü bölümde baryum titanat - sodyum bizmut titanat sistemlerinin elektrokalorik özellikleri incelenmiştir. Sodyum bizmut titanat ilavesiyle tetragonalitedeki artış, Rietveld arıtımlarıyla doğrulanmış ve ayrıca bu bileşimlerin elektrokalorik uygulamalar için uygun olduğu gösterilmiştir. Beşinci bölümde, şablonlu tane büyütme yöntemi ile morfotropik faz sınırında bulunan bir sodyum bizmut titanat - potasyum bizmut titanat bileşimi sentezlenmiş ve yönlendirmenin elektrokalorik etki üzerindeki etkisi doğrudan ve dolaylı ölçümlerle incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis study consists of five main chapters that include an introduction about the principles and applications of ferroelectrics and four chapters on different lead-free ferroelectric ceramic systems developed for the energy storage and electrocaloric cooling applications. In the first chapter, the principles of ferroelectricity and dielectric, piezoelectric and pyroelectric properties of ferroelectrics are introduced followed by the applications considered in this thesis: Electrocaloric cooling and capacitive energy storage. In the second chapter, the effects of bismuth lithium titanate incorporation into sodium bismuth titanate-barium titanate systems on the energy storage properties have been discussed. In addition, it has been calculated that these compositions have improved energy storage properties close to the high values obtained in the literature. In the third chapter, the effect of two different manganese precursors on the probability of defect dipole formation, ferroelectric aging and resulting manganese valences of ceramics were investigated by manganese doping on barium strontium titanate base ceramics. In addition, their electrocaloric properties were investigated by indirect method. In the fourth chapter, electrocaloric properties of barium titanate - sodium bismuth titanate systems has been investigated. The increase in tetragonality by sodium bismuth titanate incorporation has been verified by Rietveld refinement and those compositions were shown to be suitable for electrocaloric applications. In the fifth chapter, a sodium bismuth titanate - potasium bismuth titanate composition which is in morphotropic phase boundary, was synthesized by templated grain growth method, and the effect of orientation on the electrocaloric effect was investigated by direct and indirect measurements.
Benzer Tezler
- Sinterleme yardımcısı cuo katkısının stokiyometrik olmayan [Na0,5Bi0,5TiO3]0,75-[Sr1-xTiO3-x]0,25 seramiklerinin özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation the effects of sintering aid cuo addition on the properties of non-stoichiometric [Na0,5Bi0,5TiO3]0,75-[Sr1-xTiO3-x]0,25 ceramics
GÜLBENİZ YALDIZ İNCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YUNUS KAYA
- K0.5bi0.5tio3-batio3-na0.5bi0.5tio3 esaslı tozlarda kompozisyonun mikroyapı gelişimi ve elektriksel özelliklere etkisinin belirlenmesi
Determination of the effect of composition on microstructure and electrical properties in k0.5bi0.5tio3-batio3-na0.5bi0.5tio3 based powders
OZAN ŞÜKRÜ ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER SUVACI
- KNNS-BNW seramiklerin ZnO katkısına bağlı olarak dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of dielectric properties of KNNS-BNW ceramics depending on ZnO additive
FATMA HAZAL BABAÖZÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Production and characterization of 94NBT-6BT piezoelectric single crystal materials
94NBT-6BT piezoelektrik tek kristal malzemelerin üretilmesi ve karakterizasyonu
MEVLÜT GÜRBÜZ
Doktora
İngilizce
2013
Seramik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiSeramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN DOĞAN
- Çevre dostu KNN ferroelektrik seramiklerin yüksek güç ultrasonik uygulamalar için modifikasyonu
Modification of KNN ferroelectric ceramics for high power ultrasonic applications
ERDEM AKÇA
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN YILMAZ