REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Elektrokalorični (EK) pojav je po odkritju ‘ogromnega’ EK pojava pred dobrimi desetimi
leti (Mischenko et al., Science, 2006) vzbudil izjemno zanimanje raziskovalcev zaradi
možnosti uporabe v hladilni tehniki. EK sprememba temperature (𝜟TEC), ki običajno
predstavlja merilo EK pojava, je odvisna od kemijske sestave, električnega polja in
temperature. Volumenska keramika na osnovi trdne raztopine
(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-100xPT) ima odlične dielektrične in piezoelektrične
lastnosti, poleg tega pa PMN in s PMN bogate trdne raztopine izkazujejo 𝜟TEC, ki so med
največjimi objavljenimi vrednostmi za relaksorske feroelektrike. Slednje dosegajo nekaj K
pri električnih poljih okrog 100 kV/cm, kar je blizu prebojne trdnosti feroelektrične
volumenske keramike.
V prvem delu doktorske disertacije raziskujemo povezavo med temperaturo, pri kateri
doseže 𝜟TEC največjo vrednost (TEC max) in temperaturo maksimuma dielektričnosti (Tm) v
odvisnosti od električnega polja (E) v volumenski keramiki PMN, PMN-5PT in
PMN-10PT, ki smo jo pripravili iz mehanokemijsko sintetiziranih prahov. Tako največja
𝜟TEC and TEC max pri danem električnem polju naraščata z deležem PT. Ko na vzorec
pritisnemo električno polje, ki presega mejno vrednost, induciramo feroelektrično fazo.
Posledično se Tm izrazito pomika k višjim temperaturam, pri čemer pomik narašča z
amplitudo polja. Temperatura TEC max je vedno nižja od Tm, poleg tega se interval med
obema temperaturama z naraščajočim poljem povečuje, zato Tm ne moremo uporabiti kot
ocene za TEC max. Nasprotno, Tm lahko uporabimo le kot okvirno zgornjo mejo območja z
največjim EK odzivom (𝜟TEC/𝜟E) v diagramu temperatura – električno polje.
V večplastnih elementih je debelina posamezne plasti običajno nekaj 10 µm, kar je
precej manj, kot je debelina vzorcev volumenske keramike. Večplastne elemente PMN in
PMN-10PT smo izdelali s tehnologijo nalivanja. Fazna sestava, mikrostruktura,
dielektrične lastnosti in tudi EK odziv omenjenih elementov so primerljivi z lastnostmi
volumenske keramike. Elementi PMN in PMN-10PT izkazujejo največjo vrednost 𝜟TEC
1.99 K oziroma 2.72 K pri 120 kV/cm in pri 62 °C (PMN) in 99 °C (PMN-10PT), izmerjeno
tako z direktno kot z indirektno metodo. Pri sobni temperaturi sta vrednosti 𝜟TEC obeh
sestav zelo podobni, kar je posledica nižje TEC max, ki jo izkazuje PMN. Večplastni elementi
PMN in PMN-10PT tudi po 106 ciklih z amplitudo polja ~100 kV/cm skoraj ne izkazujejo
zmanjševanja EK odziva, zato lahko zaključimo, da so primerni kandidati za uporabo v
hladilni tehniki.