Vật liệu áp điện là vật liệu có thể tạo ra được một điện thế tương ứng với
sự biến đổi ứng suất cơ học. Mặc dù được phát hiện ra từ năm 1880 nhưng
mãi đến những năm 1950 vật liệu này mới được ứng dụng rộng rãi. Trong
suốt nửa thập kỷ vừa qua, vật liệu gốm PZT (PbZr1-xTixO3) được các nhà
khoa học nghiên cứu và chứng minh được rằng nó có hệ số áp điện tương
đối lớn (d33 = 220 ÷ 590 pC/N). Cũng chính vì thế mà hầu hết những ứng
dụng áp điện, từ pin điện thoại đến kính hiển vi điện tử xuyên ngầm công
nghệ cao(high-tech scanning-tunneling microscope), đều sử dụng vật liệu
áp điện PZT.Tuy nhiên, Pb là một nguyên tố phóng xạ gây nguy hiểm cho
con người đồng thời là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi
trường toàn cầu nếu sử dụng nhiều. Do đó, yêu cầu cấp thiết cần đặt đối
với các nhà khoa học đó là cần nghiên cứu để tìm ra vật liệu áp điện không
chứa chì có hệ số áp điện cao để đưa vào ứng dụng thay cho vật liệu PZT
truyền thống. Gần đây một vài vật liệu áp điện không chứa chì đã được
công bố và cho được kết quả khá khả quan. Đặc biệt là hệ vật liệu không
chứa chì trên nền (K,Na)NbO3 và BaTiO3.
Tuy nhiên, trong sự hiểu biết của chúng tôi thì hệ vật liệu áp điện không
chứa chì vẫn chưa được nghiên cứu một cách thỏa đáng.Đã có một số công
trình công bố trên các tạp chí quốc tế nhưng còn khá ít và rời rạc.Cơ chế
vật lý để giải thích nguyên nhân gây ra hệ số áp điện lớn và các tính chất
của vật liệu vẫn còn khá nhiều bất cập, cần tập trung nghiên cứu nhiều hơn,
sâu hơn.
Ở trong nước, hệ vật liệu áp điện cũng đang được rất nhiều nhà khoa
học thuộc các trung tâm, các viện khoa học và các trường đại học như
trường Đại học Bách Khoa, Đại học Khoa học-Đại học Huế. Nhằm thúc
đẩy các hoạt động nghiên cứu về họ vật liệu áp điện không chứa chì và dựa
trên tình hình thực tại cũng như các điều kiện nghiên cứu như thiết bị thí
nghiệm, tài liệu tham khảo, khả năng cộng tác nghiên cứu với các nhóm
nghiên cứu trong nước. chúng tôi cho rằng việc nghiên cứu và giải quyết
các vấn đề nêu trên là hữu ích và sẽ cho nhiều kết quả khả quan. Đặc biệt
là tìm ra mối liên hệ giữa hệ số áp điện lớn và thời gian hồi phục điện môi
của vật liệu áp điện. Do đó, chúng tôi đề xuất đề tài “Chế tạo vật liệu sắt
điện không chứa chì nền BaTiO3 và nghiên cứu tính chất điện môi, áp điện
của chúng”. Chúng tôi hoàn toàn tin tưởng sẽ thực hiện thành công đề tài
nghiên cứu và sẽ có những đóng góp hữu ích cho sự hiểu biết về cơ chế
tương tác điện trong hệ vật liệu sắt điện, áp điện không chứa chì, cũng như
mở ra khả năng ứng dụng của hệ vật liệu này trong chế tạo pin, senso
góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
Các nội dung chính của luận án được trình bày trong 4 chương:
Chương 1. Tổng quan lý thuyếtChương 2. Thực nghiệm
Chương 3. Ảnh hưởng của Ca thay thế Ba lên cấu trúc và tính chất
điện của BCT và BZT-BCT
Chương 4. Mối liên hệ giữa thời gian hồi phục điện môi và tính chất
áp điện của BCT và BZT-BCT