Electrocaloric properties of the Zr-substituted BaTiO3 – Na0.5Bi0.5TiO3 ceramics
Zr-katkılanmış BaTiO3 – Na0.5Bi0.5TiO3 seramiklerinin elektrokalorik özellikleri
- Tez No: 855747
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT ADEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 73
Özet
Bu çalışmanın amacı, zirkonyum ile katkılanmış baryum titanat-sodyum bismut titanatın elektrokalorik özelliklerini ve termodinamik davranışını incelemek, perovskite ABO3 yapısının B-pozisyonuna (titanyum) zirkonyumun katkılanması ile geniş bir sıcaklık aralığında yüksek adyabatik sıcaklık değişimi (ΔT) değerleri elde etmektir. Seramikler, katı hal tepkimeleri ile pelet formunda sentezlendi. Kimyasal kompozisyon şu şekildedir: Ba0.7Na0.15Bi0.15TixZr1-xO3, burada x= 0.00, 0.01, 0.02, 0.03, 0.035, 0.04 ve 0.05 moldür. Faz analizi X-ışını kırınımı yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Mikroyapısal analiz ve ortalama tane boyu belirleme taramalı elektron mikroskobu ile yapılmıştır. Faz geçişlerini ve fiziksel davranışları anlamak için dielektrik ölçümler yapılmıştır. Ferroelektrik özellikler, sıcaklığa bağlı polarizasyon, gerinim ve akım-elektrik alan ilişkileri kullanılarak incelenmiştir. Elektrokalorik ölçümler, sıcaklığa bağlı polarizasyon-elektrik alan verileri kullanılarak yapılmıştır. Maxwell denklemeler,, sıcaklığa bağlı sıcaklık değişimi, ΔT'yi hesaplamak için kullanılmıştır ve ΔT'nin belli bir değerin üzerinde kaldığı sıcaklık aralığı, Tspan elde edilmiştir. Zr iyonlarının Titanyum pozisyonuna katkılanması, Curie sıcaklığını çok düşürüp, malzemelerin relaxor gibi davranmasına yol açsa da, ferroelektrik-paraelektrik faz geçişindeki 1. dereceden faz geçişi davranışı ve bunun sonucunda elde edilen kayda değer ΔT değeri, %4 Zr katkılanmış ve faz geçişi oda sıcaklığına yaklaşmış örnekte bile sağlanmış oldu. Diğer yandan görece yüksek elektrokalorik etkinin görüldüğü sıcaklık aralığı, literatürdeki baryum titanat bazlı örneklerde yapılan çalışmalarına kıyasla daha düşük kaldı ama elektrokalorik verimlilik literature kıyasla kayda değer sonuçlar verdi. Tüm bu sonuçlar, BT-NBT sistemlerinin, elektrokalorik soğutma teknolojileri için umut vaat eden özelliklere sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to investigate electrocaloric properties and thermodynamic behaviour, obtaining high adiabatic temperature change (ΔT) values with a broad temperature span of zirconium doped barium titanate-sodium bismuth titanate by substitution of Zr into B-site (titanium). Ceramics are synthesized in a pellet form by solid-state reactions. Chemical composition was Ba0.7Na0.15Bi0.15TixZr1-xO3 (abbreviated as BT-NBT) where x= 0.00, 0.01, 0.02, 0.03, 0.035, 0.04 and 0.05. Phase analysis was conducted by X-ray diffraction method. Microstructural analysis and average grain size determination was performed by Scanning Electron Microscopy. To understand phase transitions and physical behaviours, dielectric measurements are performed. Ferroelectric properties are investigated by using temperature dependent polarization, strain and current-electric field relationships. Electrocaloric measurements are done by using temperature dependent polarization-electric field data. Maxwell relations are used to calculate temperature dependent electrocaloric temperature change, ΔT, and from this data, temperature span, Tspan, was calculated. It was observed even though Zr substitution into the Ti-site rapidly decreases the Curie temperature and introduces relaxor ferroelectric character to the samples. However, the 1st order like nature of the ferroelectric-paraelectric phase transition at the Curie temperature and, consequently significant ΔT is maintained even for 4 % Zr substituted sample close to room temperature. Temperature span, on the other hand, has a lower value compared to previous works related to barium titanate systems. Electrocaloric efficiency is comparable to other works on Pb-free sytems and these results showed that BT-NBT systems have promising features for electrocaloric cooling technologies.
Benzer Tezler
- Kritik faz noktalarına sahip farklı ca ve zr içeriklerinde baryum titanat esaslı ferroelektrik seramik kompozisyonların dokulu üretimi ve karakterizasyonu
Textured production and characterization of barium titanate based ferroelectric ceramic compositions with critical phase points in different ca and zr contents
GÖZDE TOPRAK SÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- 0.90 PMN – 0.10 PT dokulu kalın filmlerin elektrokalorik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the electrocaloric properties of 0.90 PMN-0.10PT textured thick films
ECEM AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Determination of the electrocaloric properties of the ferroelectric (1-x)BaTiO3-xBi(Li1/3Ti2/3)O3 (0≤x≤0.2) system
Ferroelektrik (1-x)BaTiO3-xBi(Li1/3Ti2/3)O3 (0≤x≤0.2) sisteminin elektrokalorik özelliklerinin belirlenmesi
TUĞÇE DEMİRTAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. UMUT ADEM
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Investigation of electrocaloric properties of textured 0.72PMN-0.28PT thick films
Dokulu 0.72PMN-0.28PT kalın filmlerin elektrokalorik özelliklerinin incelenmesi
İREM BÖBREK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Dielectric and electrothermal properties offerroelectric multilayers and superlatticeheterostructures
Başlık çevirisi yok
MEHMET TUMERKAN KESİM
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of ConnecticutDR. S. PAMİR ALPAY