عنوان
بررسي ويژگي‌هاي دي‌الكتريكي و ذخيره‌سازي انرژي در فروالكتريك‌هاي واهلشي مبتني بر BiFeO3-BaTiO3
نويسنده اصلي
خندابي، محمد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
در اين رساله، بررسي عميقي بر روي ويژگي‌هاي متنوع مواد فروالكتريك و فروالكتريك‌هاي واهلشي با تمركز ويژه بر پتانسيل آن‌ها در بهينه‌سازي فرآيندهاي ذخيره‌سازي انرژي انجام شده است. در بخش محاسباتي اين پژوهش، با استفاده از شبيه‌سازي ميدان فاز و معرفي يك تابع تبديل فاز نوآورانه، به تحليل دقيق شكست دي‌الكتريك در فروالكتريك‌هاي بس‌بلور پرداخته شده است. اين مطالعه، تكامل زماني و مكاني مسير شكست، وابستگي ميدان الكتريكي به زمان شكست، و تأثير پارامترهاي متعددي چون جهت‌گيري دانه‌ها، ثابت دي‌الكتريك دانه‌ها و مرزدانه‌ها اندازة دانه‌ها (Ga) و ضخامت مرزدانه‌ها (dGB) بر ميدان الكتريكي شكست آستانه را مورد بررسي قرار داده است. نتايج بيانگر آن هستند كه ميدان الكتريكي شكست آستانه با كاهش ثابت دي‌الكتريك بهبود مي‌يابد. همچنين، وابستگي ميدان الكتريكي شكست آستانه به اندازة دانه و ضخامت مرزدانه به‌ترتيب از تابع تواني G_a^(-n) (n=0.42) و d_GB^n (n=0.3) پيروي مي‌كنند. اين يافته‌ها، راه را براي مهندسي دقيق ويژگي‌هاي دانه‌ها و مرزدانه‌ها هموار مي‌سازند و به دستيابي به ميدان‌هاي الكتريكي شكست بالاتر كمك مي‌كنند، كه در كاربردهاي ذخيره‌سازي انرژي از اهميت بالايي برخوردار است. در بخش تجربي اين مطالعه، به كاوش عميق در ويژگي‌هاي دي‌الكتريك و امپدانس فروالكتريك‌هاي واهلشي با فرمول شيميايي (0.67-x)BiFeO3-0.33BaTiO3-xKNbO3 پرداخته شده است، كه ديدگاه‌هاي نويني را دربارة تأثير متغيرهاي تركيب، دما و فركانس بر پويايي و فرآيندهاي واهلشي نانو نواحي قطبي فراهم آورده است. توزيع عيوب ناشي از جايگزيني KNbO3 به‌جاي BiFeO3، تأثير معناداري بر ساختار نانو نواحي قطبي داشته و به تغييرات قابل‌ملاحظه‌اي در ويژگي‌هاي ماده منجر شده است. دو قلة غيرمعمول در ثابت دي‌الكتريك در دماهاي پايين و بالا مشاهده شده‌اند كه به‌ترتيب با فعال‌سازي حرارتي نانو نواحي قطبي در دماهاي پايين و نقص‌هاي ساختاري در دماهاي بالا مرتبط هستند. اين قله‌ها، كه پراكندگي فركانسي و اثرات پهن‌شدگي را نمايان مي‌كنند، بيانگر درجة بالايي از بي‌نظمي و ناهمگوني در مواد است. به‌طور ويژه، تركيبات با x = 0.06 و x = 0.10 دو فرآيند واهلشي متمايز را نشان داده‌اند كه با نوسانات تركيبي مرتبط هستند، درحالي‌كه تركيبات با x = 0.14 و x = 0.18 رفتاري يكنواخت‌تر و تقريباً يك سازوكار واهلشي واحد را نشان مي‌دهند. به‌ويژه، در تركيب x = 0.14، شاهد نمايشي استثنايي از نظم قطبي عالي و رفتار واهلشي برجسته هستيم كه منجر به بهبود قابل‌توجه ويژگي‌هاي ذخيره‌سازي انرژي مي‌شود.
شماره ركورد
229839
گرايش رشته تحصيلي
ماده چگال
دانشكده
فيزيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان