Effect of Sintering Temperature on Structural and Dielectric Properties of Li0.30Cr0.02Ni0.68O Ceramic Doped With Kaolinite
คำสำคัญ:
Li0.30Cr0.02Ni0.68O, Kaolinite, Dielectric propertiesบทคัดย่อ
วัสดุเซรามิก Li0.30Cr0.02Ni0.68O (LCNO) เตรียมด้วยวิธีโซลเจลและเจือด้วยดินเกาลินที่ความเข้มข้นร้อยละโดยน้ำหนักเท่ากับ 1 ด้วยวิธีปฏิกิริยาของแข็งกับของแข็ง และศึกษาอุณหภูมิเผาผนึกที่ 1100, 1200 and 1300 °C ตัวอย่างที่เผาผนึกพิสูจน์เอกลักษณ์โดยใช้เทคนิควิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และสมบัติไดอิเล็กทริก ผลการทดลองพบว่าทุกตัวอย่างที่เผาผนึกมีโครงสร้างเป็นคิวบิก ร๊อค ซอล นิกเกิลออกไซด์ และไม่มีเฟสเจือปน โครงสร้างทางจุลภาคของวัสดุ LCNO บริสุทธิ์ มีรูปร่างเป็นทรงหลายหน้าซึ่งมีขนาดเกรนประมาณ 10-50 ไมครอน เมื่อเจือดินเกาลินที่ความเข้มข้นร้อยละโดยน้ำหนักเท่ากับ 1 พบว่าขนาดเกรนมีขนาดลดลงที่ 0.5-5 ไมครอน ขนาดเกรนมีขนาดเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเผาผนึกเพิ่มขึ้น เกรนมีความหนาแน่นและมีขนาดใหญ่เมื่ออุณหภูมิเผาผนึกเพิ่มขึ้นที่ 1300 °C ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของ LCNO มีค่าสูงประมาณ 104–106 ที่อุณหภูมิห้อง และพบว่าวัสดุ LCNO ที่เจือด้วยดินเกาลิน ความเข้มข้นร้อยละโดยน้ำหนักเท่ากับ 1 และเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1300 °C มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงที่สุด (3.40 x 105) ที่ความถี่ 10 กิโลเฮิร์ตซ์ และอุณหภูมิห้อง ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่มีค่าสูงอธิบายโดยทฤษฎีแบบจำลองตัวเก็บประจุแบบขวางกั้น
เอกสารอ้างอิง
Liu P, Lai Y, Zeng Y, Wu S, Huang Z, Han J. Influence of sintering conditions on microstructure and electrical properties of CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics. J Alloy Compd. 2015; 650: 59-64.
Schmidt R, Stennett MC, Hyatt NC, Pokorny J, Prado-Gonjal J and Li M. Effects of sintering temperature on the internal barrier layer capacitor (IBLC) structure in CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics. J Eur Ceram Soc. 2012; 32: 3313-3323.
Mazumder R, Seal A, Sen A, Maiti HS. Effect of Boron Addition on the Dielectric Properties of Giant Dielectric CaCu3Ti4O12. Ferroelectrics. 2005; 326: 103-108.
Maensiri S, Thongbai P, Yamwong T. Giant dielectric permittivity observed in CaCu3Ti4O12/(Li,Ti)-doped NiO composites. Appl Phys Lett. 2007; 90: 202908.
Khumpaitool B, Khemprasit J. Improvement in dielectric properties of Al2O3-doped Li0.30Cr0.02Ni0.68O ceramics. Mat Lett. 2011; 65: 1053–1056.
Tangwancharoen S, Thongbai P, Yamwong T, Maensiri S. Dielectric and electrical properties of giant dielectric (Li, Al)-doped NiO ceramics. Mat Chem Phys. 2009; 115: 585–589.
Chen GJ, Hsiao YJ, Chang YS, Chai YL. Structure and high dielectric permittivity of Li0.01M0.05Ni0.94O (M=V and W) ceramics. J Alloy Compd. 2009; 474: 237-240.
Thongbai P, Yamwong T, Maensiri S. Effects of Li and Fe doping on dielectric relaxation behavior in (Li, Fe)-doped NiO ceramics. Mat Chem Phys. 2010; 123: 56–61.
Li Y, Fang L, Liu L, Huang Y, Hu C. Giant dielectric response and charge compensation of Li- and Co-doped NiO ceramics. Mat Sci Eng B. 2012; 177: 673– 677.
Dakhel AA. (Giant dielectric permittivity in Li and Pr co-doped NiO ceramics. J Alloy Compd. 2009; 488: 31-34.
Manna S, De SK. Giant dielectric permittivity observed in Li and Zr co-doped NiO. Solid State Commun. 2010; 150: 399-404.
Dakhel AA. Dielectric relaxation behavior of Li and La co-doped NiO ceramics. Ceram Int. 2013; 39: 4263-4268.
Sun L, Zhang R, Wang Z, Cao E, Zhang Y, Ju L. Microstructure and enhanced dielectric response in Mg doped CaCu3Ti4O12 ceramics. J Alloy Compd. 2016; 663: 345-350.
Thongbai P, Yamwong T, Maensiri S. Non-Ohmic and dielectric properties of CaCu3Ti4O12-MgO nanocomposites. Microelectron Eng. 2013; 108: 177–181.
Espinoza-González R, Mosquera E. Influence of micro- and nanoparticles of zirconium oxides on the dielectric properties of CaCu3Ti4O12. Ceram Int. 43: 2017; 14659–14665.
Yan Y, Jin L, Feng L, Cao G. Decrease of dielectric loss in giant dielectric constant CaCu3Ti4O12 ceramics by adding CaTiO3. Mat Sci Eng B. 2006; 130: 146–150.
Tang H, Zhou Z, Bowland CC, Sodano HA. Synthesis of calcium copper titanate (CaCu3Ti4O12) nanowires with insulating SiO2 barrier for low loss high dielectric constant nanocomposites. Nano Energy. 2015; 17: 302–307.
Diao C, Liu H, Hao H, Cao M, Yao Z. Effect of SiO2 additive on dielectric response and energy storage performance of Ba0.4Sr0.6TiO3 ceramics. Ceram Int. 2016; 42: 12639-12643.
Chen K, Pu YP, Liu JK. Crystal structure and dielectric properties of barium titanate–kaolinite composites. Ceram Int. 2012; 38S: S101-S104.
Pu Y, Chen K, Wu H. Effects of kaolinite addition on the densification and dielectric properties of BaTiO3 ceramics. J Alloy Compd. 2011; 509: 8561-8566.
Pu Y, Hu Y, Wang P, Sun Z, Liu X, Dong Z. Effect of kaolinite-doping on the microstructure and the dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics. Ceram Int. 2015; 41: S818–S822.
Khemprasit J, Khumpaitool B. Influence of Cr doping on structure and dielectric properties of LixCryNi1-x-yO ceramics. Ceram Int. 2015; 41: 663-669.
