Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Стабилизация диэлектрических свойств керамики твердых растворов на основе ниобата кальция–бария

А.С. Митченко1, О.В. Малышкина1, О.С. Гусева2, А.И. Иванова1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.178

Оригинальная статья

Аннотация: В работе исследовано влияние модифицирующей добавки мелкодисперсного полистирола (2 мас.%) на диэлектрические и пироэлектрические свойства образцов керамики Ca0,3Ba0,7Nb2O6 (CBN30) и твердых растворов на его основе с добавлением (5%) SrTiO3 или LiTaO3, полученных методом твердофазного синтеза. Показано, что присутствие полистирола в процессе спекания керамики твердых растворов на основе CBN30 приводит к образованию в образцах наноразмерных пор и, как следствие, существенному уменьшению диэлектрических потерь и изменению характера дисперсии диэлектрической проницаемости в широком частотном диапазоне изготовленных образцов, в результате вид диаграмм дисперсии керамики на основе CBN30 стал аналогичен диэлектрической дисперсии промышленных образцов пьезоэлектрической керамики цирконата-титаната свинца. Проведенные исследования пироэлектрического эффекта на поляризованных образцах керамики на основе CBN30 выявили, что образцы, спеченные с присутствием полистирола, имеют, в отличие от образцов, спекаемых без полистирола, однородное распределение поляризации по толщине.

Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат бария - кальция, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость

  • Митченко Артем Сергеевич – студент 1 курса магистратуры физико-технического факультета, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Малышкина Ольга Васильевна – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры компьютерной безопасности и математических методов управления, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Гусева Ольга Сергеевна – младший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»
  • Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Митченко, А.С. Стабилизация диэлектрических свойств керамики твердых растворов на основе ниобата кальция–бария / А.С. Митченко, О.В. Малышкина, О.С. Гусева, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 178-188. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.178.

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. Малышкина, О.В. Сравнительный анализ свойств керамик ниобата натрия и ниобата натрия – лития / О.В. Малышкина, К.И. Пацуев, А.И. Иванова, М. Али // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 278-285. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.278.
4. Малышкина, О.В. Особенности структуры керамики на основе титаната бария и титаната кальция / О.В. Малышкина, А.И. Иванова, К.С. Карелина, Р.А. Петров // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 652-661. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.652.
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. Es’kov, A.V. Investigation of the electrocaloric effect in strontium barium niobate (SBN) ceramics with rareearth dopants / A.V. Es’kov, A.S. Anokhin, M.T. Bui et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – V. 1038. – Art. № 012115. – 5 p. DOI:10.1088/1742-6596/1038/1/012115.
7. Chen, H. Induced anisotropic behavior and enhanced electrical properties on hot-pressed 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.
8. 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. – I. 20. – P. 17777-17785. DOI: 10.1007/s10854-018-9885-3.
9. Lukasiewicz, T. Strontium–barium niobate single crystals, growth and ferroelectric properties. / T. Lukasiewicz, M.A. Swirkowicz, J. Dec et al. // Journal of Crystal Growth. – 2008. – V. 310. – I. 7. – P. 1464-1469. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.233.
10. 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.
11. 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.
12. Малышкина, О.В. Влияние модификаторов SrTiO3, KTaO3 и LiTaO3 на диэлектрические свойства керамики Ca0.3Ba0.7Nb2O6 / О.В. Малышкина, О.С. Гусева, А.С. Митченко, И.Л. Кислова // Физика твердого тела. – 2022. – Т. 64. – Вып. 7. – C. 810-815. DOI: 10.21883/FTT.2022.07.52565.313.
13. Поплавко, Ю.М. Физика диэлектриков / Ю.М. Поплавко. – Киев: Вища школа, 1980. – 400 c.
14. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, Б.Б. Педько и др. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. – 272 с.
15. Топчиёв, А.А. Влияние модификаторов на диэлектрические свойства и формирование структуры керамики на основе цирконата – титаната свинца: дис. … канд. физ.-мат. наук: 1.3.8 / Топчиёв Анатолий Андреевич. – Тверь: Тверской государственный университет, 2021. – 131 с.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒