Synthesis of Barium Titanate for the Fabrication of Textured Barium Titanate by Colloidal Processes in a Strong Magnetic Field

Datum: 2 september 2015

Locatie: Universiteit Antwerpen, Campus Middelheim, A143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Laboratorium Adsorptie en Katalyse

Promovendus: Murat Özen

Promotor: prof. dr. Pegie Cool

Korte beschrijving: PhD Defense Murat Özen - Faculty of Science - Department of Chemistry

Abstract: Oriëntatie, oftewel textuur, van keramische materialen krijgt de laatste jaren steeds meer aandacht. Getextureerde materialen vertonen namelijk éénkristal- of monokristaleigenschappen. Eénkristallen zijn daarentegen moeilijk te verwerken vanuit een economisch en praktisch standpunt. Colloïdale dispersies kunnen via 'shaping methods' verwerkt worden tot elke gewenste vorm en dimensie, wat, economisch gezien, zeer belangrijke voordelen biedt voor de industrie. De slibgiet- en tapegietmethode zijn enkele van de vele 'shaping' methoden die in de industrie gebruikt worden voor, onder meer, elektronische applicaties. De 'templated grain growth' (TGG) methode is een welgekend proces en tevens de meest praktische en economisch rendabele manier om getextureerde materialen te produceren op voorwaarde dat geschikte templaten beschikbaar zijn. Textuur kan ook bereikt worden door middel van sterke magnetische velden. Alle niet-centrosymmetrische materialen met magnetische susceptibiliteitsverschillen, oftewel anisotropie, die groot genoeg zijn zullen georiënteerd worden onder invloed van een magnetische veld. Het onderzoek in dit doctoraat kan onderverdeeld worden in enerzijds een synthese gedeelte en een textuur gedeelte. De hydrothermale synthese en de 'molten-salt' synthese methoden werden bestudeerd. Bariumtitanaat (BaTiO3) poeders werden vervolgens door middel van colloïdale processen verwerkt via slib- en tapegieten. De slibgietexperimenten werden in een 9,4 tesla (T) magnetisch veld uitgevoerd.
Tetragonaal BaTiO3-éénkristallen werden op een succesvolle manier gesynthetiseerd via zowel de hydrothermale peroxo-hydroxide route als de MSS syntheseroute. De tapegietexperimenten gaven uitstekende resultaten wat betreft textuur, maar de gesinterde stalen waren veel te fragiel vanwege geagglomereerde poederdeeltjes en/of een veel te snelle opwarmsnelheid tijdens het sinteren. De slibgietexperimenten gaven zeer belovende resultaten qua textuur, doch de gesinterde slibgietstalen waren veel te dun om een dwarsdoorsnedeonderzoek uit te voeren. De
BaTiO3-templaten, bekomen via de MSS syntheseroute, hadden een positief invloed op de textuur, maar slechts voor colloidale oplossingen met een lage bariumtitanaat volumepercentage. Een hogere bariumtitanaat volumepercentage had een negatief effect op de textuur.