Příprava bezolovnatých piezokeramických materiálů pomocí nekonvenčních slinovacích metod
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Keramické materiály, ktoré vykazujú piezoelektrické vlastnosti majú v súčasnej dobe celú radu využití v rôznych priemyselných odvetviach, ako napríklad v automobilovom priemysle alebo informačných technológiách. Najlepšími keramickými piezoelektrikami sú v súčasnej dobe materiály na báze olova, avšak tieto materiály vykazujú značnú toxicitu. Táto skutočnosť viedla k potrebe nájdenia zdravotne bezpečných a pre životné prostredie nezávadných materiálov na báze bezolovnatých piezoelektrických materiálov. Medzi týmito materiálmi sa ako dobrý kandidáti ukazujú materiály na báze KNN. Ich príprava však má svoje špecifikácie, a preto využitie konvenčných metód spekania nemusí viesť k požadovaným výsledkom. Práve z tohto dôvodu sa v posledných rokoch dostal do popredia výskum prípravy týchto materiálov pomocou nekonvenčných metód spekania- techník, ktoré k spekaniu využívajú elektrický prúd. Jednou z týchto metód je metóda Spark Plasma Sintering, ktorá je preto v posledných rokoch intenzívne skúmaná. V rámci experimentálnej časti práce boli pripravené keramické telesá na báze KNN. Spekanie prebehlo konvenčnou metódou s použitím laboratórnej pece, aj nekonvenčnou metódou Spark Plasma Sintering a výsledky boli porovnané. Pri spekaní obidvomi metódami boli získané kompaktné keramické telesá s vysokou relatívnou hustotou. Podarilo sa preukázať, že metódou Spark Plasma Sintering je možné pripraviť bezolovnaté piezoelektrické materiály, s vysokou relatívnou hustotou za pomerne krátky čas. Taktiež bolo potvrdené, že metóda Spark Plasma sintering má oproti konvenčným metódam spekania viaceré výhody, a že získané keramické telesá vykazujú pri spekaní touto metódou vyššiu relatívnu hustotu.
Ceramic materials that exhibit piezoelectric properties currently have a variety of uses in various industries, such as the automotive industry or information technology. Leading materials are currently the best ceramic piezoelectrics, but these materials show considerable toxicity. This has led to the need to find health-safe and environmentally friendly materials based on lead-free piezoelectric materials. Among these materials, KNN-based materials prove to be good candidates. However, their preparation has its own specifications, and therefore the use of conventional sintering methods may not lead to the desired results. It is for this reason that research into the preparation of these materials using unconventional sintering methods that use electric current for sintering has come to the fore in recent years. One of these methods is the Spark Plasma Sintering method, which has therefore been intensively researched in recent years. Within the experimental part of the work, ceramic bodies based on KNN were prepared. Sintering was performed by a conventional method using a laboratory oven, as well as by an unconventional Spark Plasma Sintering method, and the results were compared. Compacting ceramic bodies with high relative density were obtained by sintering by both methods. It has been shown that the Spark Plasma Sintering method can be used to prepare lead-free piezoelectric materials with a high relative density in a relatively short time. It has also been confirmed that the Spark Plasma sintering method has several advantages over conventional sintering methods, and that the ceramic bodies obtained have a higher relative density when sintered by this method.
Ceramic materials that exhibit piezoelectric properties currently have a variety of uses in various industries, such as the automotive industry or information technology. Leading materials are currently the best ceramic piezoelectrics, but these materials show considerable toxicity. This has led to the need to find health-safe and environmentally friendly materials based on lead-free piezoelectric materials. Among these materials, KNN-based materials prove to be good candidates. However, their preparation has its own specifications, and therefore the use of conventional sintering methods may not lead to the desired results. It is for this reason that research into the preparation of these materials using unconventional sintering methods that use electric current for sintering has come to the fore in recent years. One of these methods is the Spark Plasma Sintering method, which has therefore been intensively researched in recent years. Within the experimental part of the work, ceramic bodies based on KNN were prepared. Sintering was performed by a conventional method using a laboratory oven, as well as by an unconventional Spark Plasma Sintering method, and the results were compared. Compacting ceramic bodies with high relative density were obtained by sintering by both methods. It has been shown that the Spark Plasma Sintering method can be used to prepare lead-free piezoelectric materials with a high relative density in a relatively short time. It has also been confirmed that the Spark Plasma sintering method has several advantages over conventional sintering methods, and that the ceramic bodies obtained have a higher relative density when sintered by this method.
Description
Citation
SRŠEŇ, M. Příprava bezolovnatých piezokeramických materiálů pomocí nekonvenčních slinovacích metod [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc. (místopředseda)
Ing. Lenka Klakurková, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Juliš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Klára Částková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-10
Defence
1) Vlastní obhajoba závěrečné práce
2) Posudek vedoucího bakalářské práce
3) Posudek oponenta bakalářské práce
4) Odpovědi na dotazy oponenta
5) Archimedova metoda měření porozity. Odpověděl k částečné spokojenosti tazatele.
6) Vlastnosti piezoelektrických materiálů. Odpověděl k částečné spokojenosti tazatele.
7) Utěsnění grafitového kelímku při SPS. Odpověděl ke spokojenosti tazatele.
8) Co se rozumí pojmem kyslíkové vakance. Odpověděl k částečné spokojenosti tazatele.
9) Vodivost piezokeramických materiálů. Odpověděl k částečné spokojenosti tazatele.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení