رشد بر پايه قالب نانولوله هاي زيركونات تيتانات سرب

Template-based growth of lead zirconate titanate nanotubes

زيركونات تيتانات سرب (PZT) يك محلول جامد فروالكتريك و پيزوالكتريك كاملا شناخته شده با قطبش دايمي، گذردهي دي الكتريك و ضريب پيزوالكتريك بالا است. در پژوهش حاضر قالب نانومتخلخل جديدي، براي اولين بار، براي رشد نانولوله هاي PZT معرفي گرديده است. براي تهيه قالب، ابتدا غشاهاي آلومينايي از طريق آندايزينگ دومرحله اي فويلهاي آلومينيومي درون يك سلول سرد، در دماي ?C1 و با استفاده از الكتروليت اسيد فسفريك تهيه شدند. سُل پايدار با تركيب PZT نيز از تصحيح شيميايي پيش مواد ارگانومتاليك زيركونيم و تيتانيم به كمك اسيد استيك تهيه گرديد. سل تهيه شده سپس با اعمال يك ولتاژ DC به درون حفرات قالبهاي آلومينايي رانده شد. قالبهاي انباشت شده سپس در دماي ?C 100 خشك و در دماي ?C 700 پخت شدند. بررسيهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي و عبوري (TEM و SEM) نشان دادند كه بدين طريق نانولوله هايي با ابعاد نسبتا يكنواخت را مي توان بطور موثر درون غشاهاي اكسيد آلومينيوم رشد داد. بررسيهاي آناليز انرژي پخشان اشعه ايكس (EDX) نيز نشان داد كه نانولوله هاي توليد شده داراي تركيب PZT هستند. بررسيهاي پراش اشعه ايكس (XRD) نيز تاييد كرد كه پس از پخت در دماي?C 700، مي توان نانولوله هايي با ساختار فازي پروسكايت به دست آورد. آناليزهاي پراش الكترون در TEM‌ نيز ماهيت چندبلوري نانولوله ها را نمايش داد.

Lead zirconate titanate (PZT), with the general composition of Pb(ZrxTi1-x)O3, 0 < x < 1, is a well-known ferroelectric and piezoelectric ceramic material with high spontaneous polarization, dielectric permittivity, and piezoelectric coefficients peaking at compositions near the morphotropic phase boundary or MPB (x=0.52). In the current research, porous anodic alumina (AA) membranes were used for the preparation of the deposition template in order to provide a mold. The alumina membranes were fabricated through two-step anodizing of the aluminum foils in a cooled anodizing cell at 1?C, using phosphoric acid (10 wt.%) as the electrolyte. Stabilized PZT sol, with the composition of Pb1.1(Zr0.52Ti0.48)O3, was prepared through the chemical modification of the organo-metallic precursors of zirconium, and titanium with glacial acetic acid. The precursor solution was then driven into the template channels under the influence of a DC electric field. The filled mold were dried at 100?C, and subsequently annealed at 700?C to develop the desired perovskite structure. Scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM) investigations showed that PZT nanotubes have efficiently grown in template channels. Energy dispersive X-ray (EDX) investigations confirmed the composition of the grown nanotubes. X-ray diffraction (XRD) investigations indicated that the PZT nanotubes possess mainly the desired perovskite phase. The electron diffraction patterns also demonstrated the polycrystalline nature of the grown nanotubes.