Вышедшие номера
Диффузионно-деформационная неустойчивость поверхности пьезоэлектрической керамики под воздействием импульсных потоков газовой плазмы
Российский научный фонд, 24-19-00716
Муратиков К.Л. 1, Капралов А.А. 1, Сотникова Г.Ю. 1, Сухарев А.А. 1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: klm.holo@mail.ioffe.ru, kapr_alex@inbox.ru, GSotnikova@mail.ioffe.ru, alexsukharev@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 22 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 22 октября 2025 г.
Принята к печати: 27 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 26 марта 2026 г.

Представлены результаты экспериментов по модификации поверхности пьезокерамических материалов в результате воздействия высокоэнергетических импульсных потоков газовой плазмы. В рамках теории диффузионно-деформационной неустойчивости предложена физическая модель, описывающая процессы формирования рельефа поверхности и снижения объемной поляризации образца при увеличении количества импульсов воздействия. Рассмотрены динамические уравнения деформации поверхности с учетом значительных градиентов концентрации дефектов и изменения их активационной энергии в области воздействия плазмы с высоким тепловым фактором потока. Полученные оценки характерного масштаба деформаций и рельефа поверхности хорошо согласуются с экспериментальными данными для образцов пьезокерамики, подвергнутых воздействию потоков газовой плазмы различного ионного состава, и качественно объясняют наблюдаемые изменения поляризации в объеме образцов. Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, деформация поверхности, взаимодействие плазмы с поверхностью, неустойчивость, дефекты.
  1. K. Uchino. Advanced piezoelectric materials. Science and Technology (Second Edition). Woodhead Publishing (2017). 830 p
  2. А.Е. Панич. Физические основы приборостроения 8, 1 (31), 30 (2019)
  3. А.Ю. Малыхин, Л.А. Дыкина, Е.А. Панич. Российский химический журнал 64, 3, 97 (2020)
  4. J.A. Genenko, J. Glaum, M.J. Hoffmann, K. Albe. Mater. Sci. Eng. B 192, 52 (2015)
  5. E. Mercadelli, C. Galasi. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 68, 2, 217 (2021)
  6. A.N. Rybyanets, I.A. Shvetsov, N.A. Shvetsova, M.A. Marakhovsky, N.A. Kolpacheva. J. Adv. Dielectr. 15, 4, 2540001 (2025)
  7. N. Shen, Q. Liao, Y. Liao, R. Li, Y. Zhang, S. Song, Y. Song, C. Zhu, L. Qin. Coatings 15, 1, 51 (2025)
  8. X. Feng, H. Tao, S. Yang, C. Liu, C. Wei, Y. Wang, H. Zhao, S. Yao, Z. Cheng, Adv. Mater. Technol. 10, 16, 240220710 (2025)
  9. N. Curry, M. Leitner, K. Korner. Coatings 10, 10, 957 (2020)
  10. O. Aranke, M. Gupta, N. Markocsan, Xin-Hai Li, B. Kjellman. J. Therm. Spray. Tech. 28, 198 (2019)
  11. S. Tao, J. Yang, W. Li, F. Shao, X. Zhong, H. Zhao, Y. Zhuang, J. Ni, S. Tao, K. Yang. Coatings. 10, 9, 894 (2020)
  12. X. Yan, P. Zhai, C. Yang, S. Zhao, S. Nan, P. Hu, T. Zhang, Q. Chen, L. Xu, Z. Li, J. Liu. Appl. Phys. Lett. 125, 4, 042103 (2024)
  13. С.А. Ахманов, В.И. Емельянов, Н.И. Коротеев, В.Н. Семиногов. УФН 147, 675 (1985)
  14. Ф.Х. Мирзоев, В.Я. Панченко, Л.А. Шелепин. УФН 166, 1, 3 (1996)
  15. С.И. Кудряшов, Н.А. Смирнов, Н.И. Буслеев, П.П. Пахольчук, М.С. Ковалев, М.А. Тархов, Г.Х. Султанова, И.В. Красногоров. Письма в ЖЭТФ 121, 9, 711 (2025)
  16. А.А. Борматов, В.М. Кожевин, С.А. Гуревич. ЖТФ 91, 5, 721 (2021)
  17. В.М. Кожевин, М.В. Горохов, А.А. Борматов. Письма в ЖТФ 43, 14, 72 (2017)
  18. R.M. Bradley, D.A. Pearson. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 551, 165345 (2024).
  19. E.E. Mukhin, V.M. Nelyubov, V.A. Yukish, E.P. Smirnova, V.A. Solovei, N.K. Kalinina, V.G. Nagaitsev, M.F. Valishin, A.R. Belozerova, S.A. Enin, A.A. Borisov, N.A. Deryabina, V.I. Khripunov, D.V. Portnov, N.A. Babinov, D.V. Dokhtarenko, I.A. Khodunov, V.N. Klimov, A.G. Razdobarin, S.E. Alexandrov, D.I. Elets, A.N. Bazhenov, I.M. Bukreev, An.P. Chernakov, A.M. Dmitriev, Y.G. Ibragimova, A.N. Koval, G.S. Kurskiev, A.E. Litvinov, K.O. Nikolaenko, D.S. Samsonov, V.A. Senichenkov, R.S. Smirnov, S.Y. Tolstyakov, I.B. Tereschenko, L.A. Varshavchik, N.S. Zhiltsov, A.N. Mokeev, P.V. Chernakov, P. Andrew, M. Kempenaars. Fusion Eng. Des. 176, 9, 113017 (2022)
  20. Г.Ю. Сотникова, А.В. Воронин, В.Ю. Горяинов, Н.В. Зайцева, В.Н. Климов, А.В. Нащекин, Р.С. Пассет, А.В. Сотников. Письма в ЖТФ 50, 3, 25 (2024)
  21. G.Y. Sotnikova, A.V. Ankudinov, A.V. Voronin, G.A. Gavrilov, A.L. Glazov, V.Yu. Goryainov, N.V. Zaitseva, A.V. Nashchekin, R.S. Passet, A.A. Vorob`ev, A.V. Sotnikov. Ceramics 7, 4, 1695 (2024)
  22. В.Ю. Тополов, А.Е. Панич. Электронный научный журнал "Исследовано в России" 8 (2008)
  23. А.В. Воронин, В.Ю. Горяинов, В.К. Гусев. ЖТФ 90, 6, 1028 (2020)
  24. Г.Ю. Сотникова, С.Е. Александров, Г.А. Гаврилов. Успехи прикладной физики 10, 4, 389 (2022)
  25. А.М. Косевич. Физическая механика реальных кристаллов. Наукова думка, Киев (1981). 328 с
  26. А.А. Скворцов, О.В. Литвиненко, А.М. Орлов. ФТП 37, 1, 17 (2003)
  27. А.Л. Глазов, К.Л. Муратиков. ФТТ 66, 36, 359 (2024)
  28. H.N. Shekhani, E.A. Gurdal, L. Ganapatibhotla, J.K. Maranas, R. Staut, K. Uchino. Material Science 3, 1, 10 (2020)
  29. С.Н. Каллаев, Г.Г. Гаджиев, И.К. Камилов, З.М. Омаров, С.А. Садыков. Известия РАН, Сер. физ. 68, 7, 979 (2004)
  30. K.W. Kwok, M.K. Cheung, H.L.W. Chan, C.L. Choy. J. Appl. Phys. 101, 054108 (2007)
  31. A.K. Tagantsev, I. Stolichnov, E. Colla, N. Setter. J. Appl. Phys. 90, 1387 (2001)
  32. Q. Huang, Z. Chen, M.J. Cabral, F. Wang, Sh. Zhang, F. Li, Y. Li, Simon P. Ringer, H. Luo, Yiu-Wing Mai, X. Liao. Nat. Commun. 12, 2095 (2021)
  33. S.B. Lang. Ferroelectrics 118, 1, 343 (1991)
  34. S. Biryukov, A. Sotnikov, M. Weihnacht. Ferroelectrics 185, 1, 281 (1996)
  35. G.Y. Sotnikova, G.A. Gavrilov, A.A. Kapralov, K.L. Muratikov, E.P. Smirnova. Rev. Sci. Instr. 91, 1, 015119 (2020)
  36. N.A. Shvetsova, I.A. Shvetsov, M.A. Lugovaya, E.I. Petrova, A.N. Rybyanets. J. Adv. Dielectr. 12, 2, 2160006 (2022)
  37. N.A. Shvetsova, I.A. Shvetsov, E.I. Petrova, A.V. Nasedkin, A.N. Rybyanets. In: Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications. Springer Proceedings in Materials. Vol. 20. Springer Nature, Switzerland (2023). P. 175.