سنتز، مشخصه یابی و بررسی خواص فیزیکی نانو ساختار های بدون سرب بر پایه ‏نایوبایت- قلیایی ها

‏ در این تحقیق، نانو پودر سرامیکی خانواده بدون سرب نایوبایت ها- قلیایی با روش های متفاوت: سل- ژل اصلاح شده، ‏هیدروترمال و احتراق ژل (ژل سوزی) سنتز شدند. پلیمرهای طبیعی و زیست سازگار همچون ژلاتین، نشاسته و چیتوسان به ‏عنوان عامل پلیمرساز در روش سل- ژل اصلاح شده مورد استفاده قرار گرفتند. از مزیت های این روش نسبت به روش های دیگر، ‏علاوه بر سادگی می توان به زیست سازگار بودن و دمای تکلیس نسبتا پایین آن اشاره کرد. مشخصه یابی های گرمایی، ساختاری، ‏میکروسکوپی و اپتیکی بر روی پودرهای سنتز شده انجام گرفت. بررسی های گرمایی نشان دادند که حداقل دمای تکلیس مورد ‏نیاز در روش سل- ژل لصلاح شده برای تشکیل ساختار تک فاز پروسکایت برای نمونه های ‏nanbo3‎‏ و ‏‎(k0/5na0/5)nbo3‎‏ ‏‏500 درجه سانتی گراد و برای ‏knbo3‎‏ 600 درجه سانتی گراد می باشد. ساختار تک فار پروسکایت در نمونه های ‏nn‏ در ‏مقایسه با نمونه های ‏kn‏ در دمای پایین تری شکل گرفت که این به سبب واکنش پذیری سریع تر یون های سدیم نسبت به ‏پتاسیم با یون های نایوبیوم است. بررسی های ساختاری نشان دادند که همه نمونه های سنتز شده دارای ساختار بلوری ‏اورتورومبیک هستند. در طرح پراش پرتو ‏x‏ مشاهده شد که با افزیش مقدار ‏x، در ترکیب ‏‎(kxna1-x)nbo3‎‏, قله های پراشی به ‏سمت زوایای کوچکتر جابجا می شوند که این به سبب شعاع یونی کوچکتر سدیم نسبت به پتاسیم است. اندازه بلورک ها و کرنش ‏موجود در شبکه به کمک رابطه شرر و روش های ویلیامسون- هال و نمودار اندازه- کرنش (‏ssp‏) محاسبه شدند. تصاویر ‏میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی نشان دادند که نانوذرات نمونه های سنتز شده مکعبی شکل بوده و دارای اندازه ای در حدود 50 ‏نانومتر می باشند. نانوذرات ‏nn‏ علاوه بر اندازه بزرگتر, دارای شکل منظم تری نسبت به نانوذرات ‏kn‏ هستند. نوع و اندازه گاف ‏اپتیکی نمونه ها به کمک طیف بازتابی پخش شده مرئی- فرابنفش نمونه ها و نظریه کوبلکا مونک محاسبه شد. نمونه ‏nn‏ گاف ‏اپتیکی بزرگتری نسبت به نمونه های ‏kn‏ و ‏knn‏ دارد. اندازه گاف اپتیکی نانوذرات ‏knn‏ در حدود 2/3 الکترون ولت به ‏دست آمد. همچنین، پودرهای ترکیبات خانواده نایوبایت- قلیایی ها در دمای پایین ‏‎200 ?c‎‏ به کمک روش هیدروترمال تهیه ‏شدند. از نانوپودرهای سنتز شده به روش سل- ژل اصلاح شده قرص هایی تهیه و ثابت دی الکتریک و پیزوالکتریک آن ها اندازه-‏گیری شد. پایین بودن چگالی نمونه های سرامیکی تهیه شده به روش سل- ژل می تواند به سبب بالا بودن میزان فرار عناصر ‏سدیم و پتاسیم باشد. ثابت پیزوالکتریک و دمای گذار اندازه گیری شده در نمونه ‏knn‏ تفجوشی شده در دمای 1050 درجه ‏سانتی گراد, به ترتیب در حدود ‏‎116 pc/n‎‏ و 420 درجه سانتی گراد به دست آمد. ‏