Пористая керамика системы ниобата калия натрия
Д.В. Мамаев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.219
Оригинальная статья
Аннотация: В работе для изготовления пористых образцов пьезоэлектрической керамики использовалсямелкодисперсный полистирол. Изготовлены образцы керамики ниобата калия натрия с концентрацией пор 10, 20, 25, 30 и 40 объемных процентов. Проведен анализ структуры и исследованы температурные и частотные зависимости диэлектрической проницаемости полученных образцов. Установлено, что присутствие полистирола в процессе спекания пьезокерамических образцов играет роль связки, которая испаряясь в процессе высокотемпературной обработки, в тоже время способствует стабилизации диэлектрических свойств керамики – в пористых образцах отсутствуют флуктуации диэлектрической проницаемости в низкочастотной области и увеличивается диапазон частот, в котором значения диэлектрической проницаемости не зависят от частоты. Выявлено, что уже 34 объемных процента пор ухудшают механическую прочность образца. Показано, что применение простой задачи теории протекания не позволяет провести оценку механической прочности пористых образцов в зависимости от концентрации пор.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, пористые материалы, ниобат калия- натрия, диэлектрическая проницаемость, наноструктура, композиты связностью 3-3
- Мамаев Данила Владимирович – аспирант 4 года обучения, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Малышкина Ольга Витальевна – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры компьютерной безопасности и математических методов управления, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Мамаев, Д.В. Пористая керамика системы ниобата калия натрия / Д.В. Мамаев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 219-228. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.219.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Резниченко, Л.А. Бессвинцовые сегнетопьезоэлектрические поликристаллические материалы на основе ниобатов щелочных металлов: история, технология, перспективы / Л.А. Резниченко,И.А. Вербенко, К.П. Андрюшин // Фазовые
переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. – 2013. – № 11. – С. 30-46.
2. Znang, Sh.R. Lead-free piezoelectric ceramics vs. PZT? / Sh. Zhang, R. Xia, Th. R. Shrout // Journal of Electroceramics. – 2007. – V. 19. – I. 4. – P. 251-257. DOI: 10.1007/s10832-007-9056-z.
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. Shao, T. Potassium–sodium niobate based lead-free ceramics: novel electrical energy storage materials / T. Shao, H. Du, H. Ma et al. // Journal of Materials Chemistry. – 2017. – V. 5. – I. 2. – P. 554-563. DOI: 10.1039/c6ta07803f.
5. 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.
6. Yang, Z. A new family of sodium niobate-based dielectrics for electrical energy storage applications / Z. Yang, H. Du, L. Jin et al. // Journal of the European Ceramic Society. – 2019. – V. 39. – I. 9. – P. 2899-2907. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.030.
7. Su, H.H. Electric properties of SrTiO3 modified (Na0.48K0.48Li0.04)Nb0.89Ta0.05Sb0.06O3 lead-free ceramics/ H.H. Su, C.S. Hong, C.C. Tsai, S.Y. Chu // Journal of Solid State Science and Technology. – 2016. – V. 5. – № 10. – P. N67-N71. DOI: 10.1149/2.0111610jss.
8. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, Б.Б. Педько, О.В. Малышкина, А.А. Мовчикова. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. – 272 с.
9. Wersing, W. Dielectric, elastic and piezoelectric properties of porous pzt ceramics / W. Wersing, K. Lubitz, J. Mohaupt // Ferroelectrics. – 1986. – V. 68. – I. 1. – P. 77-97. DOI: 10.1080/00150198608238739.
10. Rybyanets, A.N. Recent advances in porous piezoceramics applications/ A.N. Rybyanets, D.I. Makarev, N. A. Shvetsova // Ferroelectrics. – 2019. – V. 539. – I. 1. – Part II. – P. 101-111 DOI: 10.1080/00150193.2019.1570019
11. Ahn, C.-W. Sintering behavior of lead-free (K, Na) NbO3-basedpiezoelectric ceramics / C.-W. Ahn, C.-S. Park, C.-H. Choi et al. // Journal of the American Ceramic Society. – 2009. – V. 92. – I. 9. – P. 2033-2038. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03167.x.
12. Мамаев, Д.В. Определение процентного содержания пор в пьезоэлектрической керамике по изображениям с РЭМ с помощью КСИНС / Д.В. Мамаев, С.А. Меркурьев, О.В. Малышкина // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 286-293 DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.286.
13. Эфрос, А.Л. Физика и геометрия беспорядка. – М.: Наука, 1982. – 176 с.