Влияние модификаторов на структуру керамики ниобата бария — кальция
О.С. Гусева1, О.В. Малышкина2, А.С. Митченко2
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет»
2 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.572
Оригинальная статья
Аннотация: В работе методом твердофазного синтеза получены образцы керамики состава Са0,3Ba0,7Nb2O6 чистого и с модифицирующими добавками (5%) SrTiO3, KTaO3 или LiTaO3. У всех исследуемых составов керамик выявлено наличие крупных и мелких зерен. Показано, что вхождение LiTaO3 в состав керамики Са0,3Ba0,7Nb2O6 на порядок уменьшает размер зерен, а вхождение SrTiO3 приводит к удлинению формы зерна. На основе анализа элементного состава установлено, что введение
модификаторов в состав Са0,3Ba0,7Nb2O6 уменьшает избыток кислорода в структуре тетрагональной вольфрамовой бронзы, по сравнению с немодифицированной керамикой Са0,3Ba0,7Nb2O6. Максимум на температурной зависимости диэлектрической проницаемости практически не зависит от типа модификатора и лежит в интервале 279-285°С. Это на 60 градусов выше температуры Кюри монокристалла Са0,3Ba0,7Nb2O6. Независимо от температуры измерения, максимальное значение диэлектрической проницаемости имеет материал Са0,3Ba0,7Nb2O60 + 5%SrTiO3. Тогда как минимальное значение диэлектрической проницаемости при комнатной температуре имеет образец Са0,3Ba0,7Nb2O6 + 5%LiTaO3, а в точке Кюри – образец Са0,3Ba0,7Nb2O6.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат бария - кальция, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость
- Гусева Ольга Сергеевна – старший преподаватель кафедры медицинской биофизики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет»
- Малышкина Ольга Витальевна – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры компьютерной безопасности и математических методов управления, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Митченко Артем Сергеевич – студент 1 курса магистратуры физико-технического факультета, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Гусева, О.С. Влияние модификаторов на структуру керамики ниобата бария — кальция / О.С. Гусева, О.В. Малышкина, А.С. Митченко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 572-582. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.572.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Rödel, J. Transferring lead-free piezoelectric ceramics into application / J. Rödel, K.G. Webber, R. Dittmer et al. // Journal of the European Ceramic Society. – 2015. – V. 35. – I. 6. – P. 1659-1681. DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.013.
2. Malič, B. Sintering of lead-free piezoelectric sodium potassium niobate ceramics / B. Malič, J. Koruza, J. Hreščak et al. // Materials. – 2015. – V. 8. – I. 12. – P. 8117-8146. DOI: 10.3390/ma8125449.
3. Saito, Y. Lead-free piezoceramics / Y. Saito, H. Takao, T. Tani et al. // Nature. – 2004. – V. 432. – I. 7013. – P. 84-87. DOI: 10.1038/nature03028.
4. Cross, E. Lead-free at last / E. Cross // Nature. – 2004. – V. 432. – I. 7013. – P. 24-25. DOI: 10.1038/nature03142.
5. Wu, J. Potassium-sodium niobate lead-free piezoelectric materials: past, present, and future of phase boundaries / J. Wu, D. Xiao, J. Zhu // Chemical Reviews. – 2015. – V. 115. – I. 7. – P. 2559-2595. DOI: 10.1021/cr5006809.
6. Малышкина, О.В. Пироэлектрические и диэлектрические свойства монокристаллов ниобата кальция-бария / О.В. Малышкина, В.С. Лисицын, J. Dec, T. Łukasiewicz // Физика твердого тела. – 2014. – Т. 56. – Вып. 9. – С. 1763-1766. DOI: 10.1134/S1063783414090194.
7. Eßer, M. Single crystal growth of the tetragonal tungsten bronze CaxBa1-xNb2O6 (x =0.28; CBN –28) / M. Eßer, M. Burianek, D. Klimm, M. Mühlberg // Journal of Crystal Growth. – 2002. – V. 240. – I. 1-2. – P. 1-5. DOI: 10.1016/S0022-0248(02)00868-0.
8. Гусева, О.С. Особенности структуры керамики на основе ниобата бария - кальция / О.С. Гусева, О.В. Малышкина, А.И. Иванова, К.Н. Бойцова // Физико- химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 85-95. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.085.
9. Yao, Y. Pyroelectric properties of calcium doped strontium barium niobate ceramics Sr0.65−xCaxBa0.35Nb2O6 (x = 0.05–0.425) / Y. Yao, K. Guo, D. Bi et al. // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2018. – V. 29. – P. 17777-17785. DOI: 10.1007/s10854-018-9885-3.
10. Li, B. Effect of K:Ba ratio on energy storage properties of strontium barium potassium niobate glass ceramics / B. Li, D. Wang,·G. Chen et al. // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2019. – V. 30. – I. 21. – P. 19262-19269. DOI: 10.1007/s10854-019-02285-x.
11. Chen, H. Induced anisotropic behavior and enhanced electrical properties on hotpressed strontium barium niobate ceramics / H. Chen, S. Guo, C. Yao et al. // Ceramics International. – 2017. – V. 43. – I. 4. – P. 3610-3615. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.11.198.
12. Malyshkina, O. Effect of Ca, Sr and Ba distribution on the relaxor properties of CSBN single crystals / O. Malyshkina, A. Ivanova, Y. Malyshkin et al. // Ferroelectrics. – 2017. – V. 211. – I. 1. – P. 76-81. DOI: 10.1080/00150193.2017.1334183.