ivdon3@bk.ru
В статье рассматривается одна из проблем, тормозящая использование керамических пьезоматериалов на основе фаз системы BiFeO3 - BaTiO3, которая обусловлена высокими значениями тангенса угла диэлектрических потерь этих материалов. Предполагается, что это связано с различной электропроводностью отдельных зёрен пьезокерамики данного типа (эффекты Максвелла-Вагнера), вызванного присутствием в их составе ионов железа, имеющих различные степени окисления. C целью выравнивания степеней окисления ионов железа, находящихся в зёрнах рассматриваемой керамики, использован отжиг её образцов в атмосфере, образующейся в результате термического разложения карбоната аммония. Установлено, что этот приём позволяет: а) снизить значения tgδ КПМ в 6 – 7 раз; б) увеличить напряжённость поляризующего поля, минимум, на 40 %, а значения продольного пьезомодуля до 140 пКл/Н.
Ключевые слова: пьезоматериал, электропроводность, дефектность, ионы железа, эффект Максвелла-Вагнера, восстановительная атмосфера
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.4.4 - Электротехнология и электрофизика
Рассматривается обратная задача идентификации коэффициента теплопроводности конечного функционально-градиентного цилиндра. Прямая задача о нахождении распределения температуры в различные моменты времени при известных граничных условиях и коэффициенте теплопроводности формулируется в слабой постановке и решается в конечно-элементном пакете FreeFem++. Исследовано влияние различных двумерных степенных законов коэффициента теплопроводности на температуру внешней поверхности цилиндра. Для решения обратной задачи построена проекционно-итерационная схема. Коэффициент теплопроводности представлен в виде суммы начального приближения и функции-поправки, заданной в виде разложения по системе полиномов. На каждом этапе итерационного процесса вычисляются коэффициенты разложения из решения системы алгебраических уравнений, полученной при алгебраизации операторного уравнения. Представлены результаты идентификации различных двумерных законов изменения коэффициента теплопроводности.
Ключевые слова: функционально-градиентный конечный цилиндр, конечно-элементный пакет FreeFem++, идентификация, коэффициент теплопроводности, обратная задача, итерационно-проекционный подход, операторное уравнение
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника
Хромиты никеля, меди и кобальта обладают рядом ценных свойств и являются перспективными материалами для практического использования. Работа посвящена исследованию процессов формирования структуры шпинели в системе состава 0,6 NiCr2O4 – 0,2 CoCr2O4 – 0,2 CuCr2O4 с позиций кристаллохимии. Установлено формирование двух твердых растворов на основе хромита никеля (II) – со структурой кубической шпинели и с тетрагонально искаженной структурой. Высказаны предположения о влиянии кооперативного эффекта Яна-Теллера на процессы шпинелеобразования и о стабилизирующем воздействии хлорида калия на процесс образования двух шпинельных твердых растворов. Рассмотрено влияние энергетического фактора стабилизации катионов в узлах кристаллической решетки как одного из определяющих в реакции формирования структуры шпинели.
Ключевые слова: шпинели, хромиты переходных элементов, эффект Яна-Теллера
05.17.01 - Технология неорганических веществ , 05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
В статье рассматривается проблема технологии изготовления гетероструктур пьезофаза – металл. Сложность заключаетсяв том, что в процессе удаления полимера в системе при низких температурах образуются пористые слои, образованные порошками, разделёнными слоями металла, имеющими островную макроструктуру. Один из способов решения проблемы – снижение температуры обжига гетероструктур. Предлагается снижение температуры спекания за счёт применения функционально активных стеклосодержащих фаз. Снижение температуры спекания изделий также позволяет заменить платиновые электроды на более дешёвые сплавы на основе серебра. Методом твердофазных реакций получен пьезокерамический материал обладающий низкой температурой спекания (980°С) и высокими электрофизическими параметрами. Установлено, что на свойства пьезоматериала влияет не только массовая доля стеклофаз, но и их качественный состав
Ключевые слова: гетероструктура, стеклофаза, температура спекания, пористость, сегнетофаза
Пьезокерамика на основе фаз системы (1-х)PbTiO3-xPbZrO3 является основой большинства высокоэффективных пьезокерамических материалов. Электрофизические и механические свойства этих материалов можно изменять в широких пределах различными методами. К традиционным методам относятся изменение состава в пределах морфотропной области и легирование. В настоящее время актуальным представляется изучение влияния макролегирования на свойства материала системы ЦТС. В качестве модельных объектов были выбраны фазы системы ЦТС, составы которых принадлежали МО, одна из которых содержит легирующие добавки в подрешётке (А), а другая - легирующие добавки в подрешётке (В). В результате проведенных исследований установленно, что одним из эффективных способов варьирования параметров пьезоматериалов может быть формирование твёрдых растворов на основе двух и более пьезоэлектрических фаз, имеющих различное сочетание электрофизических параметров
Ключевые слова: Пьезокерамика, легирование, комбинорование, пьезофаза, пьезоматериал
В обзоре рассмотрены различные методы синтеза ферроика LaMnO3. Проведен общий анализ результатов синтеза методами твердофазных реакций и влажными методами (золь-гель, сорбции, соосаждения). Приведены оригинальные результаты синтезов LaMnO3 из разных прекурсоров, проведенных методом in situ. Определены недостатки и достоинства разных методов синтеза.
Ключевые слова: ферроики, LaMnO3, рентгеноструктурный анализ, твердофазный синтез, золь-гель синтез, сорбция, соосаждение
Разработана лабораторная технология изготовления гибких пьезокомпозитов типа сегнетофаза – полимер имеющих значение фактора приёма dv•gv до 5000•10-15 м2/Н. Достижение указанных значений фактора приёма было достигнуто за счёт перехода от вероятностной (самопроизвольной) к коррелированной перколяции в процессе формирования материала. Это позволило изготовить пьезокомпозиты со связностью типа 0 – 1 – 3, в которых часть пьезофазы имеет связность 0, а её другая часть – связность 1. С целью повышения эффективности поляризации пьезокомпозитов перед их изготовлением поверхность частиц пьезофазы, которые были получены в процессе частичного разрушения пористых каркасов, обрабатывались аппретом, что не только повышало адгезию полимера к пьезофазе, но и способствовало удалению воды с поверхности частиц. Последний эффект снижал величину межфазной проводимости, т.е. препятствовал падению напряжения поляризующего поля. Одновременно осуществлялось согласование проводимости полимера и пьезокерамических частиц путём определения оптимальной температуры поляризации.
Ключевые слова: пьезокомпозиты, перколяция, связность, электрофизические свойства
05.17.01 - Технология неорганических веществ , 05.27.06 - Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники
Сведения об авторах выпуска №2 (2013)
Ключевые слова: авторы
Установлено влияние способа изготовления пористых керамических каркасов на основе фаз системы цирконат – титанат свинца (ЦТС) на их микроструктуру. Показано, что при использовании метода формирования каркаса, основанного на удалении порообразователя, микроструктура целевого продукта зависит как от природы порообразователя, так и размеров частиц порообразователя и пьезофазы. Каркасы с преимущественно открытым характером пористости формируют порообразователи разлагающиеся или возгоняющиеся при повышении температуры системы. Если же порообразователь до его термической деструкции или испарения плавится, то керамический каркас будет иметь, преимущественно, закрытый характер пористости. В рамках второго из исследованных способов изготовления пористых каркасов, основанного на разложении аморфной фазы, синтезированной в рамках метода объёмной «химической сборки», получены образцы с диаметром пор от 70 – 90 нм до 450 – 500 нм и смешанным характером пористости.
Ключевые слова: керамические каркасы, пьезофазы цирконата – титаната свинца, пьезокомпозиты со связностью 3 – 3 и 3 – 0
В статье рассмотрены приемы позволяющие управлять степенью анизотропии керамики на основе фаз легированного PbTiO3. В качестве модельного объекта была выбрана фаза состава Pb0,76Ca0,24Ti0,94(Cd0,5W0,5)0,06O3. В представленной работе модельная фаза была получена следующими методами: методом твердофазных реакций и методом химической сборки. Для сравнения фаз полученных указанными методами использованы современные аналитические методики исследования (ДТА, ТГА, РФА, РСА, силовая и туннельная микроскопия, компьютерные программы обработки результатов исследований). Были получены пьезокерамические образцы из синтезированных фаз и измерены их электрофизические параметры. Выявлено что образцы полученные из шихты синтезированной методом химической сборки имеют значение d31 и d33 превосходящие значения образцов полученных их шихты изготовленной методом твердофазных реакций.
Ключевые слова: пьезокерамика, анизотропия, акусто - эмиссонные системы.
Ключевые слова: пьезокерамика, анизотропия, акусто - эмиссонные системы
Исследовано влияние ряда добавок и технологических параметров на свойства пьезокерамики на основе фазы системы ЦТС. Показано, что использование метода замещения ионов Pb2+ на Bi3+, а ионов Ti4+ и Zr4+ на Fe3+ и Mn4+, а также метода «химической сборки», позволяет получать повысить температуру Кюри керамических образцов на 50 – 170°С. Обсуждены теоретические аспекты данного направления исследования.
Ключевые слова: сегнетоэлектрическая фаза, температура Кюри, керамика, прекурсоры, перовскит, метод твердофазных реакций, метод «химической сборки».
Ключевые слова:
Сведения об авторах выпуска №3 (2012)
Ключевые слова: авторы
Сведения об авторах выпуска №2 за 2012 год
Ключевые слова: авторы
С использованием метода подобия кристаллографического строения подложки и наносимой на неё фазы изготовлена гетероструктура, представляющая собой порошкообразный композиционный материал α- Al2О3 – Ni. Показано, что её формированию способствует использование в качестве одного из компонентов наноразменных частиц α- Al2О3, обладающих высокой сорбционной ёмкостью по отношению к ионам Ni2+. Установлено влияние матрицы на кристаллографическое строение металла, нанесённого на её поверхность.
Ключевые слова: матрица, наноразмерные частицы, метод кристаллохимического подобия, сорбция, гетероструктура.
В данной работе исследовано влияние стеклодобавок различного состава на процесс формирования частиц в процессе спекания пьезоэлектрической керамики. Исследование проводилось на порошках фаз системы ЦТС, механические смеси которых были получены методом твердофазных реакций. Использовалось два различных состава стеклофаз. Определены зависимости плотности пьезокерамических изделий от температур обжига с использованием и без использования стеклодобавок. Исследована микроструктура полученных керамических элементов. Обсуждены возможные причины влияния рассматриваемых добавок на скорость и механизм процесса спекания.
Ключевые слова: пьезоматериалы, стеклодобавки, плотность, температура обжига, микроструктура.