Авторы Чистякова Н А Нерсесов С С Сегалла

Авторы: Чистякова Н. А. Нерсесов С. С. Сегалла А. Г. Тарасовский В. П. Пономарев С. Г. Текстурирование новое направление оптимизации функциональных параметров пьезокерамики Проект № 14. 577. 21. 0221

Основные термины и понятия: Пьезомодуль d 33 – показывает отношение механической деформации к приложенному электрическому полю, индекс “ 33” означает, что электрическое поле и механическое напряжение направлены по оси поляризации. Текстура - (от лат. textura — ткань, связь, строение) преимущественная ориентация кристаллических зёрен в поликристаллах или молекул в аморфных телах приводящая к анизотропии свойств материалов. Шаблон –кристаллиты с ярко выраженной анизотропией, играющие роль центров кристаллизации при спекании керамики. 2

Результаты текстурирования различных систем Случайно Текстурированный Состав Параметр ориентированный образец k 33 (%) 14, 7 32, 5 Na 0. 5 Bi 4. 5 Ti 4 O 15 d 33 (ПКл/Н) 15, 6 33, 7 (ТНа. В-1) g 33 (10 -3 Вм/Н) 12, 6 25, 6 kt (%) 13. 3 49 Na 0. 475 Ca 0. 05 Bi 4. 475 Ti 4 O d 33 (ПКл/Н) 13 44 15 -3 Вм/Н) g 33 (10 9. 1 33. 5 k 33 (%) 12. 8 37. 1 Sr 0. 3 Bi 3. 7 Ti 2. 7 Ta 0. 3 O 12 d 33 (ПКл/Н) 14. 6 45. 3 СТРУКТУРА КАЛИЙ-ВОЛЬФРАМОВЫХ БРОНЗ Sr 0. 53 Ba 0. 47 Nb 2 O 6 d 33 (ПКл/Н) 30 83 СТРУКТУРА ПЕРОВСКИТА 94, 5 Bi 0. 5 Na 0. 5 Ti. O 3 d 33 (ПКл/Н) 110 200 5. 5 Ba. Ti. O 3 0. 675 Pb(Mg 1/3 Nb 2/3)O 3 -0. 325 Pb. Ti. O 3 d 33 (ПКл/Н) 376 525 k 33 (%) 0. 673 0. 755 3

Способы оптимизации функциональных параметров пьезокерамики I. Изменение состава материала a) Поиск новых систем с МФГ b) Изовалентные замещения c) Гетеровалентные замещения II. Изменение структуры материала a) пористая керамика b) наполненная керамика III. Текстурирование 4

Слоистые перовскиты Структуры Диона Якобсена 5

Слоистые перовскиты Структуры Раддлесдена Поппера An+1 Bn. O 3 n+1 6

Слоистые перовскиты Структуры Ауривиллиуса An‑ 1 Bi 2 Вn. O 3 n+3 7

Параметры решетки материалов со структурой Ауривиллиуса Формула a b c c/a 5. 4248 5. 3864 25. 0392 4. 61 5. 4444 5. 4086 32. 8425 6. 03 5. 4433 5. 4319 416941 7. 65 5. 4988 5. 4980 50. 352 9. 15 Материал Bi 3 Ti. Nb. O 9 ТНВ-1, ТНб. В-1, ТНВ-1/1 Bi 4 Ti 3 O 12 Ba. Bi 4 Ti 4 O 15 Ba 2 Bi 4 Ti 5 O 18 8

Пример пластинчатых частиц (порошинок) (а) Bi 4 Ti 3 O 12 (b) игольчатых Pb. Nb 2 O 6 9

Критерии выбора шаблона ØБлизость параметров решетки шаблона параметрам решетки системы ØТермическая устойчивость шаблона к температурам синтеза ØПодходящий размер кристаллита ØСоответствие структуры шаблона системе 10

Способы получения кристаллитов с ярко выраженной анизотропией: üТвердофазный синтез üХимическое осаждение üСинтез из раствора в расплаве 11

Синтез шаблонов Ba. Ti. O 3 со структурой перовскита методом из раствора в расплаве 12

Способы текстурирования по виду воздействия ØМеханическое воздействие ü Горячее прессование ü Шликерное литье ü Экструзия ü Прокатка ØЭлектромагнитное воздействие ü Электрические поля ü Магнитные поля 13

Микроструктура керамики на основе (K 0, 5 Na 0, 5)Nb. O 3 А Изотропные условия спекания при температуре спекания 980°С. Б анизотропные условия спекания в переменном электрическом поле при температуре спекания 980°С 14

Микроструктура текстурированной керамики K 2 Sr 4 Nb 10 O 30 (а) вдоль направления экструдирования (b) перпендикулярно направлению экструдирования 15

Кол-во шаблонов* Tk °С d 33 -12 Кл/Н 10 εт33/ε 0 tg δ 0% 212 815 2356 0, 022 1% 208 931 2410 0, 020 3% 206 1243 2434 0, 017 5% 203 1555 2531 0, 016 свойства *в процентах по объему 16

Результаты текстурирования различных систем Случайно Текстурированный Состав Параметр ориентированный образец k 33 (%) 14, 7 32, 5 Na 0. 5 Bi 4. 5 Ti 4 O 15 d 33 (ПКл/Н) 15, 6 33, 7 (ТНа. В-1) g 33 (10 -3 Вм/Н) 12, 6 25, 6 kt (%) 13. 3 49 Na 0. 475 Ca 0. 05 Bi 4. 475 Ti 4 O d 33 (ПКл/Н) 13 44 15 g 33 (10 -3 Вм/Н) 9. 1 33. 5 k 33 (%) 12. 8 37. 1 Sr 0. 3 Bi 3. 7 Ti 2. 7 Ta 0. 3 O 12 d 33 (ПКл/Н) 14. 6 45. 3 СТРУКТУРА КАЛИЙ-ВОЛЬФРАМОВЫХ БРОНЗ Sr 0. 53 Ba 0. 47 Nb 2 O 6 d 33 (ПКл/Н) 30 83 СТРУКТУРА ПЕРОВСКИТА 94, 5 Bi 0. 5 Na 0. 5 Ti. O 3 d 33 (ПКл/Н) 110 200 5. 5 Ba. Ti. O 3 0. 675 Pb(Mg 1/3 Nb 2/3)O 3 -0. 325 Pb. Ti. O 3 d 33 (ПКл/Н) 376 525 k 33 (%) 0. 673 0. 755 17

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Работа выполнена в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 -2020 годы» , № соглашения 14. 577. 21. 0221 АО "НИИ "Элпа“ г. Зеленоград Панфиловский проспект, д. 10 +7 -(499)-710 -00 -31 http: //www. elpapiezo. ru/ «Московский политехнический университет» 107023 г. Москва, ул. Большая Семеновская, д. 38 Телефон: 8 -495 -276 -32 -72 http: //mospolytech. ru/index. php