Влияние модификаторов на структуру и состояние поляризации керамики ниобата лития-натрия
К.В. Пацуев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.118
Оригинальная статья
Аннотация: В работе методом твердофазного синтеза получены образцы керамики состава Li0,1Na0,9NbO3 чистого и с модифицирующими добавками (5%) SrTiO3 или LiTaO3. Если у чистого состава ниобата лития-натрия и модифицированного (5%) SrTiO3 размер зерен практически не различается, то вхождение (5%) LiTaO3 в состав керамики Li0,1Na0,9NbO3 приводит к существенному разбросу размера зерен, при этом выделяются зерна в несколько раз большего размера. На основе анализа элементного состава установлено, что вхождение модификаторов SrTiO3 и LiTaO3 в состав Li0,1Na0,9NbO3 существенно различается. В первом случае (для SrTiO3) можно говорить об однородности вхождения на нано структурном уровне, тогда как LiTaO3, не смотря на его присутствие по всему объему образца, входит в состав Li0,1Na0,9NbO3 блоками. Измерение пироэлектрических свойств показало, что только введение в качестве модификатора (5%) SrTiO3 приводит к возможности получения однородно поляризованного состояния в образце керамики LNN, что важно для практического применения.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат лития-натрия, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, пироэлектрический эффект, однородность поляризации
- Пацуев Кирилл Валерьевич – аспирант 4 года обучения, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Малышкина Ольга Витальевна – д.ф.-м.н., профессор, заведующая кафедрой 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 для цитирования:
Пацуев, К.В. Влияние модификаторов на структуру и состояние поляризации керамики ниобата лития-натрия / К.В. Пацуев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 118-124. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.118. ⎘
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. Megaw, H.D. The seven phases of sodium niobate / H.D. Megaw // Ferroelectrics. – 1974. – V. 7. – I. 1. – P. 87-89. DOI: 10.1080/00150197408237956
7. Mitchell, R.H. The crystal structure of lueshite at 298 K resolved by high-resolution time-of-flight neutron powder diffraction / R.H. Mitchell, B.J. Kennedy, K.S. Knight // Physics and Chemistry of Minerals. – 2018. – V. 45. – I. 1. – P. 77-83. DOI: 10.1007/s00269-017-0905-2.
8. Hong, C.S. Effects of CuO sintering aids on microstructure and electric properties for (Na0.48K0.473Li0.04Sr0.007) (Nb0.883Ta0.05Sb0.06Ti0.007)O3 ceramics / C.S. Hong, Y.X. Zhang, Y.T. Hong // Crystals. – 2021. – V. 11. – I. 8. – Art. № 935. – 13 p. DOI: 10.3390/cryst11080935.
9. Dixon, C.A. Complex octahedral tilt phases in the ferroelectric perovskite system LixNa1−xNbO3 / C.A. Dixon, P. Lightfoot // Physical Review B. Condensed matter and materials physics. – 2018. – V. 97. – I. 22. – Art. № 224105. – 24 p. DOI: 10.1103/PhysRevB.97.224105. состав LNN LNN + 5% 3 LiTaO LNN + 5% 3 SrTiO сторона – sP 6 40 40 сторона + sP 14 300 40
10. Jiménez, B. High-temperature ferroelastic phase transitions in Li–Na niobate compounds / B. Jimenez, A. Castro, L. Pardo // Applied Physics Letters. – 2003. – V. 82. – I. 22. – P. 3940-3942. DOI: 10.1063/1.1580648.
11. Gridnev, S.A. Kinetics of phase transitions and amplitude dependences of Q-1 in Na0.875Li0.125NbO3 / S.A. Gridnev, M.A. Belousov, L.A. Reznichenko, L.N. Korotkov // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – V. 892. – Art. № 162009. – 6 p. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162009.
12. Малышкина, О.В. Структурные особенности керамики ниобата натрия-лития / О.В. Малышкина, Е.С. Тесникова, Н.Е. Малышева, А.И. Иванова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 198-205. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.198
13. Малышкина, О.В. Влияние температуры синтеза на структуру керамики ниобата натрия-лития / О.В. Малышкина, К.В. Пацуев, А.И. Иванова. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 644-651. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.644
14. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, О.В. Малышкина, Б.Б. Педько, А.А. Мовчикова. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. – 272 с.