REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V svoji doktorski disertaciji sem se osredotočila na raziskovanje dielektrično keramičnih kompozitov na osnovi stroncij titanata, SrTiO3 (krajše ST), ki sodi med perovskitne materiale brez svinca in ima velik potencial za uporabo v različnih elektronskih komponentah. Zaradi visoke energetske porabe pri visokotonažni industrijski proizvodnji tovrstnih materialov za elektroniko potrebujemo okolju prijaznejši proizvodni pristop. Kot odgovor na to nudi metoda zgoščevanja pri sobni temperaturi (angleško “Room-temperature fabrication – RTF”) potencialno rešitev za znižanje procesnih temperatur z uporabo vodotopnih anorganskih spojin, kot je Li2MoO4 (LMO). Takšne materiale je mogoče strjevati pri sobni temperaturi, bodisi v obliki enofazne keramike bodisi keramičnih kompozitov.
V svoji doktorski raziskavi sem preučevala vpliv in optimizacijo različnih procesnih parametrov zgoščevanja pri sobni temperaturi (RTF) na LMO-ST in podobnih kompozitnih sistemih. Z uporabo anorganskih soli kot veziva med ST keramičnimi delci sem pripravila »upside-down« obliko kompozitov. V takšnih “narobe obrnjenih” kompozitih spajamo visok delež funkcionalnega keramičnega polnila in majhno količino veziva, tako v obliki prahu kot nasičene vodne raztopine. Vezivo se med stiskanjem in sušenjem odlaga na površini ST delcev, kar na koncu privede do zgoščene tablete.
Spreminjala sem tudi sestavo (delež LMO), kar je vodilo do pretvorbe v t. i. tradicionalne 0-3 kompozite. Poleg tega sem raziskovala tudi druga veziva, kot so Na2MoO4, Na2WO4, Na2SiO3 in MgSO4, ki jih lahko uporabimo namesto LMO. Uporaba le-teh privede do relativne gostote od 81 do 87 % in drugih uporabnih lastnosti, kot npr. dielektrična konstanta med 65 in 130 ter dielektrične izgube med 0,002 in 0,05, ki so bile izmerjene pri 1 MHz in ustreznih resonančnih frekvencah v mikrovalovnem območju (4–6 GHz). Za primerjavo dielektričnih lastnosti sem pripravila tudi kompozite z alternativnim keramičnim polnilom, BaTiO3 (BT). V raziskavah sem uporabila različne metode karakterizacije, npr. mikrostrukturno analizo, mehanske teste (B3B), rentgensko difrakcijo, termogravimetrično analizo in infrardečo analizo Fourierove transformacije.
Dodatno sem raziskovala vpliv poroznosti na dielektrične lastnosti z uporabo matematičnih mešalnih pravil. Negativni učinek poroznosti sem delno omilila z uporabo impregnacije s titanovim izopropoksidom. Za simulacijo polarizacije in električnega polja v takšnih kompozitih iz slik elektronske vrstične mikroskopije sem uporabila program OOF2, ki omogoča razlago eksperimentalno opaženih pojavov. Rezultati te študije prinašajo pomemben napredek na področju RTF, ki vključuje skoraj neskončne možnosti kombiniranja različnih materialov za veliko različnih aplikacij in utira pot k bolj trajnostni proizvodnji elektronike.