Модификация технологии изготовления и основные характеристики пьезокерамики BiScO3-PbTiO3
Гук Е.Г.
1, Смирнова Е.П.
1, Климов В.Н.
2, Панкратьев П.А.
1, Зайцева Н.В.
1, Сотников А.В.
1, Мухин Е.Е.
11Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"--Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей", Санкт-Петербург, Россия
Email: esmirnoffa@gmail.com, Ais-berg87@mail.ru, pavel-pankratiev@yandex.ru, nvz47@yandex.ru, andrew.sotnikov2014@yandex.ru, e.mukhin@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 14 мая 2024 г.
В окончательной редакции: 14 мая 2024 г.
Принята к печати: 15 мая 2024 г.
Выставление онлайн: 5 августа 2024 г.
Предложена модифицированная технология изготовления керамики методом двустадийного обжига, в которой охлаждение от высокотемпературной первой стадии до низкотемпературной второй происходит без принудительного охлаждения. Проведено исследование влияния режима охлаждения между двумя стадиями обжига на пьезоэлектрические модули керамики. С помощью модифицированной технологии синтезирована высокотемпературная керамика состава 0.36BiScO3-0.64PbTiO3, и исследованы ее структурные и пьезоэлектрические параметры. Показано, что керамика имеет тетрагональную структуру (P4mm) с составом вблизи морфотропной фазовой границы, как и твердый раствор того же состава, синтезированный по традиционной одностадийной технологии. Синтезированная по новой технологии керамика характеризуется высокой плотностью, составляющей 97% от теоретически возможной. Средние размеры ее зерен находятся в пределах 0.8-1.0 μm. Полученная величина пьезоэлектрического модуля d33 в образцах, изготовленных с использованием модифицированной технологии, достигает 525 pC/N. Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, технология двустадийного отжига, оптимизация.
- К. Окадзаки. Технология керамических диэлектриков. Энергия, М. (1976). 336 с. [K. Okazaki. Ceramic Engineering for Dielectrics. Gakken-sha Publishing, Tokyo (1969)]
- A.J. Bell. J. Eur. Ceram. Soc. 28, 7, 1307 (2008)
- X.-H. Wang, I.-W. Chen, X.-Y. Deng, Y.-D. Wang, L.-T. Li. J. Adv Ceram. 4, 1, 1 (2015)
- D. Bochenek, A. Chrobak, G. Dercz. Materials 15, 23, 8461 (2022)
- М.А. Мараховский, А.А. Панич. В сб. тр. конф. "Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении "КОМТЕХ-2022" Таганрог, 8-10 июня (2022)
- R.E. Eitel, C.A. Randall, T.R. Shrout, Seung-Eekpark. Jpn. J. Appl. Phys. 41, Part 1, 4A, 2099 (2002)
- J. Chaigneau, J.M. Kiat, C. Malibert, C. Bogicevic. Phys. Rev. B 76, 9, 094111 (2007)
- Y. Dong, Z. Zhou, R. Liang, X. Dong. J. Am. Ceram. Soc. 103, 9, 4785 (2020)
- I.W. Chen, X.H. Wang. Nature 404, 6774, 168 (2000)
- T.T. Zou, X.H. Wang, W. Zhao, L.T. Li. J. Am. Ceram. Soc. 91, 1, 121 (2008)
- H. Amori n, R. Jimenez, J. Ricote, T. Hungri a, A. Castro, M. Alguero. J. Phys. D 43, 28, 285401 (2010)
- I. Favero, K. Karrai. Nature Photon. 3, 4, 201 (2009)
- X. Gao, J. Yang, J. Wu, X. Xin, Z. Li, X. Yuan, X. Shen, S. Dong. Adv. Matter. Technol. 5, 1, 1900716 (2019)
- N. Savage. Nature Photon. 2, 10, 636 (2008)
- T. Bifano. Nature Photon. 5, 1, 21 (2009)
- S. Chen, X. Dong, C. Mao, F. Cao. J. Am. Ceram. Soc. 89, 10, 3270 (2006)
- Е.П. Смирнова, В.Н. Климов, Е.Г. Гук, П.А. Панкратьев, Н.В. Зайцева, А.В. Сотников, Е.Е. Mухин. ФТТ 65, 11, 1971 (2023)
- U. Sutharsini, M. Thanihaichelvan, R. Sing. (2018). https://doi.org/10.5772/68083
- Z. Dai, J. Xie, W. Liu, S. Ge, M. Fang, D. Lin, L. Pang, H. Ji, S. Zhou, X. Ren. Mater. Lett. 241, 8, 55 (2019)
- А.А. Панич, С.Н. Свирская, Е.В. Карюков, А.В. Скрылев, А.Ю. Малыхин, Т.В. Вотинова. Современные проблемы науки и образования 3 (2014). https://science-education.ru/ru/article/view?id=13149
- U. Czubayko, V. Sursaeva, G. Gottstein, L. Shvindlerman. Acta Mater. 46, 16, 5863 (1998)
- G. Gottstein, A. King, L. Shvindlerman. Acta Mater. 48, 2, 397 (2000)
- M. Wegner, J. Leuthold, M. Peterlechner, X. Song, S.V. Divinski, G. Wilde. J. Appl. Phys. 116, 9, 093514 (2014)