Uticaj mehaničke aktivacije na strukturu i svojstva stroncijum-titanatne keramike

Cilj ove doktorske disertacije je bio da se analizira i sagleda uticaj mehaničke aktivacije na strukturu i svojstva nedopiranog i dopiranog SrTiO3 praha, kao i uticaj na strukturu i svojstva keramike dobijene sinterovanjem ispresaka pomenutih prahova. U slučaju sinterovanih nedopiranih SrTiO3 uzoraka dodatno su razmatrane promene u brzini densifikacije i kinetici sinterovanja. Uticaj mehaničke aktivacije i dopanta na električna svojstva stroncijum-titanatne keramike je analiziran merenjem frekventne zavisnosti relativne dielektrične permitivnosti i tangensa ugla dielektričnih gubitaka na sobnoj temperaturi. Magnetnim merenjima, kod dopiranih SrTiO3 uzoraka dobijenih dodavanjem mangan(IV)-oksida, praćen je uticaj mehaničke aktivacije, koncentracije dopanta i jačine magnetnog polja na vrednost specifične magnetizacije. Mehanička aktivacija SrTiO3 praha je vršena u visoko-energetskom planetarnom mlinu sa kuglama, pri čemu je vreme aktivacije nedopiranog praha iznosilo: 5, 10, 30, 60, 90 i 120 minuta, dok je efekat dopiranja razmatran za aktivaciju od 10, 30 i 120 minuta. U cilju dobijanja SrTiO3:Mn sistema, tipa Sr1-xMnxTiO3 (SMnT) ili SrTi1-xMnxO3 (STMn), u polazni SrTiO3 prah je dodat mangan(IV)-oksid (MnO2), pri čemu su izabrane vrednosti za x bile: 0,03, 0,06 i 0,12. Raspodela veličina čestica je ukazala da je mehanička aktivacija dovela do usitnjavanja čestica polaznog praha, uz istovremenu pojavu šire raspodele veličina čestica pri dužim vremenima aktivacije. Skenirajućom i transmisionom elektronskom mikroskopijom (SEM i TEM) analizirana je mikrostruktura i morfologija polaznog i mehanički aktiviranih prahova. BET metodom je utvrđeno da se najviša vrednost specifične površine kod nedopiranih prahova postiže pri aktivaciji u trajanju od 60 minuta, dok pri daljoj aktivaciji specifična površina ostaje približno konstantne vrednosti, usled povećane sekundarne aglomerizacije. Pokazano je da je gustina ispreska kod praha aktiviranog tokom 10-30 minuta najveća. Zapaženo
The aim of this doctoral dissertation is to analyze and evaluate the effect of mechanical activation on the structure and properties of undoped and doped SrTiO3 powders, as well as the effect on the structure and properties of the ceramics obtained by sintering these powders. For the sintered undoped SrTiO3 samples, changes in the densification rate were also analyzed. The effect of mechanical activation and dopant on the electrical properties of strontium titanate ceramics was analyzed by measuring the frequency-dependent relative dielectric permittivity and the loss tangent at room temperature. Magnetic measurements performed on the doped SrTiO3 samples obtained by the addition of manganese(IV) oxide were used to monitor the influence of mechanical activation, dopant concentration and magnetic field strength on magnetization. The mechanical activation of the SrTiO3 powder was performed in a high-energy planetary ball mill; the activation times of the undoped powder were: 5, 10, 30, 60, 90, and 120 minutes, while the doping effect was analyzed for the activation periods of 10, 30, and 120 minutes. In order to obtain SrTiO3:Mn systems belonging to Sr1-xMnxTiO3 (SMnT) or SrTi1-xMnxO3 (STMn) compound types, manganese(IV) oxide (MnO2) was added to the starting SrTiO3 powder, where the values selected for x were: 0.03, 0.06 and 0.12. The particle size distribution indicated that mechanical activation resulted in the comminution of the starting powder particles, accompanied with a wider particle size distribution at longer activation times. The microstructural and morphological analysis of the starting and mechanically activated powders was performed using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM). The BET method revealed that 60-minute activation resulted in the highest specific surface area in undoped powders, while further activation led to a relatively constant specific surface due to increased secondary agglomeration. The density of the powder acti