Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp gốm áp điện kali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1)

Nhằm mục đích đưa ra qui trình tổng hợp gốm áp điện KNN có tỉ lệ nguyên tố K/Na nằm trong khoảng từ 1/4 đến 4 sao cho vật liệu thu được có phẩm chất áp điện là tốt nhất bằng hai phương pháp thủy nhiệt và phương pháp sol – gel đều từ nguồn niobi pentaoxit và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên sản phẩm thu được, tác giả đề xuất đề tài: “Tổng hợp gốm áp điện kali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1)”. Sau đây là tóm tắt luận văn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng hợp gốm áp điện kali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- BÙI DUY HÙNGTỔNG HỢP GỐM ÁP ĐIỆN KALI NATRI NIOBAT (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60 44 01 13 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – Năm 2014Công trình được hoàn thành tại:Phòng Vật liệu vô cơ – Viện Khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học vàcông nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đức Văn, Viện Khoa học vật liệu –Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt NamPhản biện 1: PGS.TS Đào Quốc Hương, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoahọc và công nghệ Việt NamPhản biện 2: PGS.TS Ngô Sỹ Lương, Khoa Hóa học, Trường Đai học Khoahọc Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ họp tại: KhoaHóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội,13h30 ngày 21 tháng 01 năm 2014Có thể tìm hiểu luận văn tại:Trung tâm Thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà NộiPHẦN MỞ ĐẦU1. TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀILUẬN VĂN Gốm áp điện là loại vật liệu có nhiều ứng dụng quan trọng, đặc biệt là tronglĩnh vực kĩ thuật điện tử và điều khiển chính xác. Hiện nay vật liệu áp điện được sửdụng chủ yếu là hệ vật liệu trên cơ sở chì ziriconi titanat (PZT), song mối nguy hạicủa việc sử dụng vật liệu có chứa chì này đối với môi trường và sức khỏe con ngườiđã được cảnh báo và kiểm chứng. Điều này đã thúc đẩy mạnh mẽ các nghiên cứunhằm tìm ra vật liệu thay thế PZT và trong số đó gốm kali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) hay KNN được chú ý hơn cả do có phẩm chất áp điện tốt vàkhông độc hại. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất hiện nay đối với vật liệu KNN xuấthiện ngay ở khâu tổng hợp vật liệu. Cụ thể, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phươngpháp phản ứng pha rắn truyền thống, một phương pháp thường được sử dụng trongtổng hợp vật liệu gốm ở cả qui mô phòng thí nghiệm lẫn qui mô công nghiệp khó cóthể áp dụng được để tổng hợp KNN. Phương pháp này bộc lộ nhiều nhược điểmlàm giảm mạnh các phẩm chất áp điện của KNN mà tiêu biểu là khó thu được gốmcó mật độ mong muốn và sản phẩm có thành phần hợp thức. Sở dĩ như vậy là do hailý do chính. Thứ nhất, độ bền pha theo nhiệt độ của vật liệu KNN chỉ khoảng1100oC, nên không thể thiêu kết ở nhiệt độ cao hơn giá trị nói trên. Thứ hai, nếu cóK2O sinh ra trong hỗn hợp phản ứng thì thành phần hợp thức hóa học của hợp chấtcần tổng hợp khó đạt được do chất này bị bay hơi ở khoảng 800oC dẫn tới làm giảmlượng kali trong hỗn hợp phản ứng. Để khắc phục nhược điểm này, một trongnhững mục tiêu chính của các nghiên cứu hiện nay đều tập trung vào việc tìm ra cácqui trình tổng hợp mới mà chủ yếu là bằng các phương pháp hóa học để thay thếphản ứng pha rắn. Trong số đó, phương pháp thủy nhiệt được sử dụng khá phổ biếnvà chất đầu chứa niobi thường được sử dụng trong phương pháp này là niobipentaoxit nhưng vẫn chưa có qui trình nào được cho là tối ưu. Thêm vào đó, ảnhhưởng của dạng thù hình của chất đầu vào niobi pentaoxit lên cấu trúc, thành phầnpha của sản phẩm thủy nhiệt chưa được quan tâm nghiên cứu. Đối với phương pháp 1sol – gel, người ta thường sử dụng chất đầu vào có giá thành cao và khó bảo quản(thí dụ như niobi(V) pentaetoxit, Nb(OCH2CH3)5) và theo hiểu biết của chúng tôithì hiện chưa có qui trình tổng hợp nào có sử dụng axit tactric làm tác nhân tạo gel. Nhằm mục đích đưa ra qui trình tổng hợp gốm áp điện KNN có tỉ lệnguyên tố K/Na nằm trong khoảng từ 1/4 đến 4 sao cho vật liệu thu được có phẩmchất áp điện là tốt nhất bằng hai phương pháp thủy nhiệt và phương pháp sol – gelđều từ nguồn niobi pentaoxit và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên sản phẩm thuđược, chúng tôi đề xuất đề tài: “Tổng hợp gốm áp điện kali natri niobat(KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1)”.2. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN Trên cơ sở phân tích tình hình nghiên cứu tổng hợp vật liệu áp điện khôngchì KNN và dựa trên ý tưởng khai thác triệt để đặc điểm nhiều dạng thù hình củaniobi pentaoxit, chúng tôi nhận thấy có thể đưa ra qui trình mới, chưa từng đượccông bố để tổng hợp KNN bằng phương pháp thuỷ nhiệt và phương pháp sol-gel.Đây cũng là hai phương pháp có thể thực hiện được trong điều kiện nghiên cứu ởViệt Nam. Cụ thể, luận văn sẽ tập trung vào việc nghiên cứu, tổng hợp gốm áp điệnkali natri niobat (KxNa1-x)NbO3 (0 < x < 1) bằng phương pháp thủy nhiệt và phươngpháp sol-gel với các mục tiêu cụ thể sau: - Khảo sát ảnh hưởng của các dạng thù hình của chất đầu vào Nb2O5 vàkhảo sát các điều kiện thủy nhiệt chủ yếu như tỉ lệ các chất đầu vào, nhiệt độ thủynhiệt nhằm đưa ra qui trình tối ưu tổng hợp KNN đơn pha cho từng loại chất đầuvào. - Đưa ra qui ...