Respuesta Ferro-Piezoeléctrica de (K, Na, Li)(Nb, Ta, Sb)O₃ Poroso

Abstract

Polvo de KNL-NTS con estequiometria (K<SUB>0.44</SUB>Na<SUB>0.52</SUB>Li<SUB>0.04</SUB>)(Nb<SUB>0.86</SUB>Ta<SUB>0.10</SUB>Sb<SUB>0.04</SUB>)O<SUB>3</SUB> fue preparado siguiendo el método convencional cerámico de mezcla de carbonatos y óxidos. La síntesis del polvo de KNL-NTS fue llevada a cabo en estado sólido a 700 ºC durante 3h. Para obtener muestras cerámicas con diferente porosidad, se llevó a cabo la sinterización de pastillas en un rango de temperaturas entre 1088 y 1125 ºC durante 2h en aire. Las muestras fueron caracterizadas estructural y microestructuralmente mediante DRX y MEB, y se determinó el grado y tipo de porosidad mediante porosimetría de intrusión de mercurio. Se investigó la influencia de la temperatura de sinterización en la porosidad y se evaluó el impacto de la misma en los ciclos de histéresis ferroeléctricos y la respuesta piezoeléctrica de las pastillas. La máxima densificación del material se consigue a 1125 ºC y la mejor respuesta ferroeléctrica, en pastillas sinterizadas a 1112 ºC. Por su parte, se observó que pastillas fabricadas en un rango de temperaturas inferior (1094-1100 ºC) donde la porosidad alcanza valores de hasta 15 % presentan buena respuesta piezo-ferroeléctrica, similar a la encontrada en las pastillas sinterizadas a 1125 ºC.

KNL-NTS powder with (K<SUB>0.44</SUB>Na<SUB>0.52</SUB>Li<SUB>0.04</SUB>)(Nb<SUB>0.86</SUB>Ta<SUB>0.10</SUB>Sb<SUB>0.04</SUB>)O<SUB>3</SUB> stoichiometry was prepared following the conventional ceramic method of mixing carbonates and oxides. KNL-NTS powder synthesis is carried out in solid state at 700°C for 3h. To obtain ceramic samples with different porosity the sintering of pellets is carried out in air at different temperatures between 1088 and 1125°C for 2h. Structural and microstructural characterizations are performed by XRD and SEM and the degree and type of porosity is determined by mercury intrusion porosimetry. The influence of sintering temperature on the porosity and its consequence on both the ferroelectric hysteresis loops and the piezoelectric response was evaluated. The maximum densification is achieved at 1125°C and the best ferroelectric response is achieved in sintered pellets at 1125°C. Meanwhile, it was observed that pellets sintered in a lower temperature range (1094-1100°C) where porosity reaches values up to 15 % have good ferroelectric piezoelectric response, similar to that found in the sintered pellets to 1125°C.