ABSTRACT Introduction: This paper shows the description of the methods used to obtain doped lead-free KNN piezoceramics: (K0.5Na0.5)0.95La0.05(Nb0.9Ti0.05)O2.9 and (K0.44Na0.52Li0.04)0.97La0.01Nb0.9Ta0.103 piezoceramics, and their physical characterization. The objective was to achieve a reproducible obtaining method that will promote good physicochemical properties in the systems used and to use new dopants such as Ti, with a lower price in the market, and La, not studied yet in the literature consulted, to modify and control their physicochemical properties. Methods: A combined method of grain growth reaction is used, to obtain the precursor NaNbO3 and from this we make it react in solid state with the other reactants, thus simplifying existent methods, and the characterization: dielectric, phase transition, structural characterizations by X-ray diffraction and piezoforce microscopy (PFM). Results: The photo-luminescence piezoceramics doped with La and Ti show a good power emission of blue light. In both compositions presented, the doping with the La cation regulates the grain growth, modifies dielectric properties, and lowers transition temperatures. In the KNN compound doped with Li-La-Ta, the phase coexistence at room temperature and good dielectric properties and a certain anisotropy in the orientation of the domains are obtained. The experimental results carried out by PFM demonstrate excellent piezoelectric constants def = 166 pCN-1 compared to the best PZT ceramics. Conclusions: the results presented favor their potential use as ferroelectric light emitters, as well as lead-free transducers. Neither composition has been internationally accredited yet.
RESUMEN Introducción: El presente trabajo, muestra la descripción de los métodos de obtención empleados para lograr piezocerámicas libres de plomo KNN dopadas: (K0.5Na0.5)0.95La0.05(Nb0.9Ti0.05)O2.9 y (K0.44Na0.52Li0.04)0.97La0.01Nb0.9Ta0.103 y la caracterización física de estos. El objetivo fue adquirir un método de obtención reproducible que propiciará buenas propiedades físico-químicas en los sistemas empleados y emplear nuevos dopantes como el Ti, de un menor precio en el mercado, y el La, no trabajados hasta el momento en la literatura consultada, para modificar y controlar sus propiedades físico-químicas. Métodos: Se emplea un método combinado de reacción del crecimiento del grano, (RTGG), para la obtención del precursor NaNbO3 y partiendo de éste lo hacemos reaccionar mediante estado sólido con los demás reactivos simplificando métodos existentes, y la caracterización: dieléctrica, transiciones de fases, caracterización estructural por Difracción de rayos X, y microscopia de piezofuerza (PFM). Resultados: Se obtienen piezocerámicas dopadas con Ti-La, fotoluminicentes con buena potencia de emisión de luz azul y piezoeléctricas KNN dopadas Li- La-Ta. En ambas composiciones presentadas; el dopar con La, se regula el crecimiento del grano y modifica las propiedades dieléctricas y hace disminuir las temperaturas de transición. En el compuesto KNN dopado con Li-La-Ta se obtiene coexistencia de fases a temperatura ambiente y buenas propiedades dieléctricas y cierta anisotropía en la orientación de los dominios. Los resultados experimentales realizados por (PFM), demuestran excelentes constantes piezoeléctricas def = 166 pCN-1 comparados con las mejores cerámicas PZT. Conclusiones: los resultados presentados potencian la utilización de éstos como emisores de luz ferroeléctricos, así como transductores libres de plomo. Ambas composiciones, aún no se han homologado internacionalmente.