Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 8/2023

01.03.2023

Role of sintering conditions in tuning the defect chemistry and influencing the electromechanical properties of a Pb-based piezoceramic

verfasst von: Abhipshit Kumar, Sujoy Saha, Hariom Prakash, Bhoopesh Mahale, Ram Prakash Singh, Anil Adukkadan, Rajeev Ranjan, Naveen Kumar

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 8/2023

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Ferroelectric ceramic with superior electromechanical properties i.e., piezoelectric coefficient and electro strain along with high operating temperature stability has been the objective with serious hurdles. Here in we have investigated the role of high temperature processing environment in influencing the electromechanical response of a high-performance piezoelectric system Pb (Mg1/3Nb2/3)0.25Zr0.75−xTixO3 (PMNPZT). We have carried out a comprehensive impedance and dielectric spectroscopy to understand the nature of defects induced by processing condition and found that the environment which generates more defects (less activation energy, 0.81 eV) improves considerably both the weak signal and large signal electromechanical response of the system. We obtained d33 of ~ 500 pC/N, electrostrain of ~ 0.4% at 40 kV/cm (d*33 ~ 1000 pm/V). Together with a Curie point of 300 °C, our processing strategy provides this material a combination of desirable features which is appealing both for sensor and high field actuator applications.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat B. Jaffe, W.R. Cook, H. Jaffe, Piezoelectric ceramics (Academic, New York, 1971) B. Jaffe, W.R. Cook, H. Jaffe, Piezoelectric ceramics (Academic, New York, 1971)
3.
Zurück zum Zitat D. Vanderbilt, M.H. Cohen, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 63, 1 (2001)CrossRef D. Vanderbilt, M.H. Cohen, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 63, 1 (2001)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat C. Qiu, Z. Xu, Z. An, J. Liu, G. Zhang, S. Zhang, L.Q. Chen, N. Zhang, F. Li, Acta Mater. 210, 116853 (2021)CrossRef C. Qiu, Z. Xu, Z. An, J. Liu, G. Zhang, S. Zhang, L.Q. Chen, N. Zhang, F. Li, Acta Mater. 210, 116853 (2021)CrossRef
6.
8.
Zurück zum Zitat M. Kondo, M. Hida, M. Tsukada, K. Kurihara, N. Kamehara, Jpn J. Appl. Phys. 36, 6043 (1997)CrossRef M. Kondo, M. Hida, M. Tsukada, K. Kurihara, N. Kamehara, Jpn J. Appl. Phys. 36, 6043 (1997)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat F. Li, D. Lin, Z. Chen, Z. Cheng, J. Wang, C. Li, Z. Xu, Q. Huang, X. Liao, L.Q. Chen, T.R. Shrout, S. Zhang, Nat. Mater. 17, 349 (2018)CrossRef F. Li, D. Lin, Z. Chen, Z. Cheng, J. Wang, C. Li, Z. Xu, Q. Huang, X. Liao, L.Q. Chen, T.R. Shrout, S. Zhang, Nat. Mater. 17, 349 (2018)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat H. Tang, M.F. Zhang, S.J. Zhang, Y.J. Feng, F. Li, T.R. Shrout, J. Eur. Ceram. Soc. 33, 2491 (2013)CrossRef H. Tang, M.F. Zhang, S.J. Zhang, Y.J. Feng, F. Li, T.R. Shrout, J. Eur. Ceram. Soc. 33, 2491 (2013)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat R. Cao, G. Li, J. Zeng, S. Zhao, L. Zheng, Q. Yin, J. Am. Ceram. Soc. 93, 737 (2010)CrossRef R. Cao, G. Li, J. Zeng, S. Zhao, L. Zheng, Q. Yin, J. Am. Ceram. Soc. 93, 737 (2010)CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat H. Hao, S. Zhang, H. Liu, T.R. Shrout, J. Appl. Phys. 105, 024104 (2009)CrossRef H. Hao, S. Zhang, H. Liu, T.R. Shrout, J. Appl. Phys. 105, 024104 (2009)CrossRef
16.
17.
18.
Zurück zum Zitat D. Johnson, ZView: a Software Program for IES Analysis, Version 2.8 (ScribnerAssociates, Inc, South Pines, 2008), p. 200 D. Johnson, ZView: a Software Program for IES Analysis, Version 2.8 (ScribnerAssociates, Inc, South Pines, 2008), p. 200
19.
Zurück zum Zitat N. Kumar, A. Mishra, A. De, U. Shankar, R. Ranjan, J. Phys. D Appl. Phys. 53(16), 165302 (2020)CrossRef N. Kumar, A. Mishra, A. De, U. Shankar, R. Ranjan, J. Phys. D Appl. Phys. 53(16), 165302 (2020)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat A. Mishra, D.K. Khatua, A. De, B. Majumdar, T. Frömling, R. Ranjan, Acta Mater. 164, 761 (2019)CrossRef A. Mishra, D.K. Khatua, A. De, B. Majumdar, T. Frömling, R. Ranjan, Acta Mater. 164, 761 (2019)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A.B. Abou Hammad, A.M. Mansour, A.M. El Nahrawy, Phys Scr 96, 115801 (2021)CrossRef A.B. Abou Hammad, A.M. Mansour, A.M. El Nahrawy, Phys Scr 96, 115801 (2021)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat A.B. Abou Hammad, A.M. Bakr, M.S. Abdel-Aziz, A.M. El Nahrawy, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 31, 7850 (2020)CrossRef A.B. Abou Hammad, A.M. Bakr, M.S. Abdel-Aziz, A.M. El Nahrawy, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 31, 7850 (2020)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat I.K. Battisha, A.B. Abou Hamad, R.M. Mahani, Phys. B Condens. Matter 404, 2274 (2009)CrossRef I.K. Battisha, A.B. Abou Hamad, R.M. Mahani, Phys. B Condens. Matter 404, 2274 (2009)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat K. Wen, J. Qiu, H. Ji, K. Zhu, J. Liu, J. Wang, J. Du, F. Zhu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 3003 (2014)CrossRef K. Wen, J. Qiu, H. Ji, K. Zhu, J. Liu, J. Wang, J. Du, F. Zhu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 3003 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Q. Guo, X. Meng, F. Li, F. Xia, P. Wang, X. Gao, J. Wu, H. Sun, H. Hao, H. Liu, S. Zhang, Acta Mater. 211, 116871 (2021)CrossRef Q. Guo, X. Meng, F. Li, F. Xia, P. Wang, X. Gao, J. Wu, H. Sun, H. Hao, H. Liu, S. Zhang, Acta Mater. 211, 116871 (2021)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat P. Wang, Q. Guo, F. Li, F. Xia, H. Hao, H. Sun, H. Liu, S. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 104, 5127 (2021)CrossRef P. Wang, Q. Guo, F. Li, F. Xia, H. Hao, H. Sun, H. Liu, S. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 104, 5127 (2021)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Q. Guo, F. Li, F. Xia, P. Wang, X. Gao, H. Hao, H. Liu, H. Sun, S. Zhang, J. Mater. 7, 683 (2021) Q. Guo, F. Li, F. Xia, P. Wang, X. Gao, H. Hao, H. Liu, H. Sun, S. Zhang, J. Mater. 7, 683 (2021)
Metadaten
Titel
Role of sintering conditions in tuning the defect chemistry and influencing the electromechanical properties of a Pb-based piezoceramic
verfasst von
Abhipshit Kumar
Sujoy Saha
Hariom Prakash
Bhoopesh Mahale
Ram Prakash Singh
Anil Adukkadan
Rajeev Ranjan
Naveen Kumar
Publikationsdatum
01.03.2023
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 8/2023
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-023-10133-2

Weitere Artikel der Ausgabe 8/2023

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 8/2023 Zur Ausgabe