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Journal of Advanced Ceramics

Authors

G. HERNANDEZ-CUEVAS, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México
J. R. LEYVA MENDOZA, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México
P. E. GARCÍA-CASILLAS, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México
C. A. RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México
J. F. HERNANDEZ-PAZ, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México
G. HERRERA-PÉREZ, Centro de Investigación en Materiales Avanzados, Miguel de Cervantes 120, Chihuahua 31109, Chihuahua, México
L. FUENTES-COBAS, Centro de Investigación en Materiales Avanzados, Miguel de Cervantes 120, Chihuahua 31109, Chihuahua, México
S. DÍAZ DE LA TORRE, Centro de Investigación e Innovación Tecnológica, Instituto Politécnico Nacional, Cerrada de Cecati s/n, Azcapotzalco, Santa Catarina, 02250, Ciudad de México, México
O. RAYMOND-HERRERA, Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, AP. 14, Ensenada 22860, Baja California, México
H. CAMACHO-MONTES, Instituto de Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Av. Del Charro 450 Norte Cd. Juárez, Chihuahua, 32310, México

Keywords

lead-free piezoelectrics, sol-gel, pressureless sintering (PLS), sinter-forging (SF), spark plasma sintering (SPS), piezoresponse

Abstract

In the search of lead-free piezoelectric materials, ceramic processing techniques offer potential tools to increase the piezoelectric and ferroelectric properties in addition to new chemical compositions. Powders of pure BNKT16 (Bi0.5(Na0.84K0.16)0.5TiO3) phase were synthesized by sol-gel method with a low crystallization temperature (750 ℃). Ceramic samples were sintered by pressureless sintering (PLS), sinter-forging (SF), and spark plasma sintering (SPS) techniques. Structural, morphological, and chemical characterizations were performed by XRD, Raman, EDS, and SEM. Sintered samples by PLS and SF exhibit rod-like grains associated to bismuth volatility. The highest remanent polarization (11.05 µC/cm2), coercive field (26.2 kV/mm), and piezoelectric coefficient (165 pC/N) were obtained for SF sample. The piezoresponse force microscopy (PFM) analysis shows that the crystallites at the nanoscale exhibit piezoelectric phenomenon and the highest piezoelectric response is reported for PLS sample. The presence of the rhombohedral phase, the increase in grain and crystallite size, and the oriented rod-like inclusions favoring the crystallographic texture are facts that enhance the piezoelectric coefficient for BNKT16 piezoceramics.

Publisher

Tsinghua University Press

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