در این پژوهش، ترکیب الکتروسرامیک بیسموت - سدیم - باریم تیتانات (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 ((BNBT به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد و ساختار، ریزساختار، ترکیب شیمیایی و رفتار حرارتی آن به ترتیب به وسیله آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز EDX و آنالیز حرارتی DTA/TG بررسی شد. به کمک آنالیز XRD مشخص شد که در زمان های نخستین آسیاب کاری، پیک های مربوط به مواد اولیه حذف شده و پس از آسیاب کاری تا 150 ساعت فاز پروسکایت BNBT به گونه جزیی تشکیل شده و به مرور زمان آسیاب کاری تا 300 ساعت به گونه ای تقریبا کامل تشکیل می گردد. هم چنین، به دلیل پهن شدگی پیکی که در  2qبزرگ تر از 35o وجود دارد (به ویژه در زمان 150 ساعت) حضور مقدار زیادی فاز آمورف در ساختار مشخص است. نتایج آنالیز ریزساختاری نشان داد که با پیشرفت آسیاب کاری، اندازه ذرات پودر به گونه ای پیوسته، کاهش یافته و مورفولوژی آن ها هم محور می شود. هم چنین، ارزیابی ترکیب شیمیایی، توزیع همگن و یکنواخت عناصر را نشان داد. نتایج آنالیز حرارتی حضور فاز آمورف و هم چنین، ایجاد فاز پروسکایت در حین آسیاکاری را تایید نمود.

مواد فروالکتریک پایه سربی و علی الخصوص Pb (ZrTi) o3 به علت دارا بودن خواص پیزوالکتریک عالی دارای کاربردهای وسیعی در ترانسدیوسرها و مبدل های پیزوالکتریک هستند. از طرفی، بیش از 60 درصد وزنی این ترکیبات را سرب تشکیل می دهد. با در نظر گرفتن سمی بودن سرب تلاش های فراوانی به منظور گسترش موادی سازگار با بدن و محیط زیست صورت گرفته است. در این پژوهش سرامیک نایوبات پتاسیم-سدیم (KNN) به عنوان مهمترین خانواده از پیزوسرامیک های عاری از سرب با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد و فرآیندهای سنتز پودر، زینتر و خواص الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مشخصات پودر سنتز شده با استفاده از آزمایشات XRD و SEM نشان داد که کلسیناسیون مواد اولیه در دمای 850oc منجر به دست یابی به پودر هموژن و تک فاز KNN می گردد. در دمای بهینه زینتر 1000 درجه سانتیگراد، مقادیر قابل قبول 643، 140pc/n و 0.01 به ترتیب برای ثابت دی الکتریک نسبی (er)، ضریب بار پیزوالکتریک (d33) و اتلاف دی الکتریک به دست آمد.

در این مقاله از محاسبات اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی و نظریه اختلالی تابعی چگالی، برای بررسی خواص الاستیکی و پیزوالکتریکی حالت پایه ترکیب فرضی SrHfO3 درساختار چهارکنجی با گروه فضایی P4mm استفاده شد. برای پی بردن به ماهیت فروالکتریکی ماده در مقیاس اتمی، قطبش و تانسور بارهای موثر بورن محاسبه شدند. نتایج نشان می دهد که بار موثر بورن اتم های Hf و O بسیار بزرگ تر از مقادیر معمولی یونی است که نشان دهنده پیوند قوی میان اتم های O و Hf است. محاسبه انرژی تشکیل نشان داد که این ترکیب در صورت شکل گیری، به عناصر سازنده تجزیه نمی شود. مقادیر غیرصفر و قابل توجه تانسور پیزوالکتریک نشان دهنده وجود پیزوالکتریسیته در این ترکیب است. اثر تنش تک محور در امتداد محور c بلورشناسی بر روی قطبش، بارهای موثر بورن و ضرایب تنش و کرنش پیزوالکتریک این ترکیب نیز بررسی شد. مقدار قطبش با افزایش تنش تک محور از مقادیر منفی به مقادیر مثبت افزایش می یابد. این تغییرات نشان می دهند که تنش کششی، فروالکتریسیته ترکیب را افزایش می دهد، در حالی که تنش فشاری می تواند منجر به حذف فروالکتریسیته ترکیب شود. بررسی وابستگی ضرایب تنش و کرنش پیزوالکتریک به تنش تک محور نشان می دهد که با استفاده از تنش می توان کیفیت پیزوالکتریسیته ترکیب را بهبود بخشید. این نتایج می تواند در حوزه مواد جدید پیزوالکتریک بدون سرب حائز اهمیت باشد.

در این مقاله با استفاده از محاسبات اصول اولیه، مبتنی بر نظریه ی اختلالی تابعی چگالی، سهم هر یک از اتم های Sr و Hf در خواص پیزوالکتریکی 3SrHfO در ساختار چهارکنجی با گروه فضایی mm4P و در حالت پایه مورد بررسی قرار گرفت. ثابت های شبکه، بارهای مؤثر بورن، ثابت پیزوالکتریک و سهم اتم های Sr و Hf در مقدار قطبش و ثابت پیزوالکتریک کل محاسبه شدند. نتایج نشان می دهد که این ترکیب در ساختار مورد نظر خاصیت پیزوالکتریسیته دارد و قطبش و پیزوالکتریسیته این ترکیب عمدتاً از اتم Hf ناشی می شود. اثر تغییر ثابت شبکه c بر قطبش و ثابت پیزوالکتریک نیز بررسی شد. مشخص شد که با افزایش پارامتر شبکه c، قطبش و ثابت پیزوالکتریک افزایش می یابد و سهم ناشی از اتم Sr در ثایت پیزوالکتریک به ازای Å 5/4c= به 50 درصد مقدار کل می رسد. این تغییرات به پیوند کووالانسی قابل ملاحظه میان اتم های Sr و O نسبت داده می-شود.

پیزوسرامیک بدون سربBi0.5 (Na1-xKx)0.5 TiO3  با نام مختصر BNKTx با مقادیر مختلف پتاسیم 0.24، 0.22، 0.20، x=0.18 به روش سنتز حالت جامد تهیه شد. بررسی فازی نمونه ها توسط پراش اشعه x نشان داد که تمامی ترکیب ها دارای ساختار پروسکایت خالص می باشند. در ادامه خصوصیات دی الکتریکی، فروالکتریکی و پیزوالکتریکی نمونه ها تعیین شد. افزایش مقدار پتاسیم سبب کاهش دمای قطبش زدایی  Tdدر نمونه ها می شود. اندازه گیری حلقه پسماند در دمای اتاق نشان داد که بیشترین مقدار میدان وادارنده و قطبش پس ماند به ترتیب در نمونه هایx=0.18  و  x=0.20بدست آمد. بررسی کرنش در میدان الکتریکی در دمای اتاق برای تمام نمونه ها انجام شد و بیشترین مقدار کرنش در نمونه  x=0.20برابر 0.13 درصد حاصل شد. کرنش در دمای نزدیک Td به مقدار بسیار بالای 0.36 درصد در نمونه  x=0.20رسید. بهترین خصوصیات دی الکتریکی و پیزوالکتریکی در نمونه  x=0.20نشان داد که ترکیب مذکور همان ترکیب مرز فازی مورفوتروپیک MPB در این سیستم می باشد.

این مقاله به مبحث تولید انرژی در تیر تقویت شده با نانولوله های کربنی هدفمند می پردازد. تیر مورد نظر تحت بارگذاری هارمونیک محوری قرار دارد و با یک لایه پیزوالکتریک پوشش داده شده است. تأثیرات اندازه با استفاده از نظریۀ گرادیان کرنش فرض می شود. مدول مؤثر یانگ تیر نانوکامپوزیتی با استفاده از قانون اختلاط به دست می آید. براساس نظریۀ تئوری سینوسی، روابط نهایی حرکت محاسبه می شود. با به کارگیری روش های تفاضلات مربعی و نیومارک، توان تولیدی و ناحیۀ ناپایداری دینامیکی میکروتیر محاسبه شده است. تأثیرات شرایط مرزی، کسر حجمی و توزیع نانولوله های کربنی، اندازه، دما و نسبت طول به ضخامت میکروتیر بر توان تولیدی و منحنی ناحیۀ ناپایداری دینامیکی نشان داده شده اند. دستاوردهای عددی نشان می دهد ناحیۀ ناپایداری دینامیکی در بسامدهای تشدید بالاتر و با افزایش کسر حجمی نانولوله های کربنی رخ داده است. علاوه بر این، توان الکتریکی تولیدشده با افزایش ضخامت لایۀ پیزوالکتریک بیشتر می شود.