KCI등재
SCOPUS
SCIE
Ferroelectric fatigue and stabilized piezoelectric properties of BaTiO3-BaZrO3 electroceramics with optimized electric poling conditions
저자
Makhare Suhas B. (Department of Physics , Shri Madhavrao Patil Mahavidyalay , Murum, Omerga , Dharashiv , Maharashtra 413605 , India) ; Jadhav Tejas K. (Savitribai Phule Pune University) ; Kapadi Nikita J. (Savitribai Phule Pune University) ; Darvade Tulshidas C. (Savitribai Phule Pune University) ; Dhotre Abhijeet V. (Savitribai Phule Pune University) ; Kolekar Yesh D. (Savitribai Phule Pune University) ; Dindore Uday B. (Department of Physics , Shri Madhavrao Patil Mahavidyalay , Murum, Omerga , Dharashiv , Maharashtra 413605 , India) ; Kambale Rahul C. (Savitribai Phule Pune University)
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2025
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English
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KCI등재,SCOPUS,SCIE
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학술저널
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139-152(14쪽)
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Lead-free BaZrx Ti1-xO3(for x = 0, 0.01, 0.02, …., 0.10 in the step of 0.01 mol.%) electroceramics were synthesized by solid-state reaction; to understand the efect of Zr4+ substitution on the electromechanical, energy storage, and ferroelectric fatigue properties of BaTiO piezoceramics. All ceramics revealed a dense microstructure having an average relative density of > 90%. The BZT1 ceramic exhibits orthorhombic (Amm2 (88%)) + tetragonal (P4mm (12%)) and BZT2 ceramic exhibit Amm2 (86%) + P4mm (14%) phase coexistence and all other ceramics exhibit P4mm crystal symmetries near room temperature. The x = 0.06 (BZT6) revealed the energy storage efciency and density of ~ 80.18% and 418 mJ/cm respectively. The fatigue-free response of all ceramics (106 cycles) is better than PbTiO3-PbZrO3 (PZT; 104–105 cycles) ceramics. The parameters such as θ, kp, and d33 were measured at various electric poling conditions. At an applied voltage of 650 V for 1 h, the pure BaTiO3 exhibits a θ of 43°, d33~ 146 pC/N, and k ~ 0.3045, whereas, the maximum d33 value of 148 pC/N was achieved for x = 0.02 (BZT2) even at a lower θ of 28° with k ~ 0.3209. However, for x = 0.05 (BZT5) ceramics, the maximum d33 value of 147 pC/N was obtained at the lower θ of 3°, and kp ~ 0.2249 at 1050 V applied voltage for 1 h. Thus, here we have discussed the fatigue nature as well as the optimization of electric poling conditions for BaTiO3-BaZrO3 electro ceramics to invoke better piezoelectric and electromechanical properties along with energy storage ability.
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