Влияние механоактивации на физические свойства релаксорных сегнетоэлектриков PbSc0.5Nb0.5O3 и PbFe0.5Nb0.5O3

• Автор: Убушаева, Эльза Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Общая характеристика работы

Раздел 1. Интенсивное механическое силовое воздействие как способ управления • физическими свойствами твердого тела
1.1 Общие понятия и современное состояние в области формирования физических свойств твердых тел методом механоактивации

1.2 Физические свойства PbSco.5Nbo.5O

1.3 Физические свойства PbFeo.5Nbo.5O

1.4 Выводы раздела

Раздел 2. Объекты, аппаратура и методы исследования

2.1 Объекты исследований и методика их получения

2.2 Аппаратура и методика электрофизического, микроскопического и ■рентгеноструктурного изучения PbSCo.5Nbo.5O3 И PbFeo.5Nbo.5O
2.2.1 Устройство для механоактивации физико-химических процессов в сегнетоэлектриках
2.2.2 Аппаратура и методика электрофизического и микроскопического изучения PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O
2.2.3 Изучение пироэффекта
2.2.4 Рентгеноструктурные исследования
2.3. Выводы раздела
Раздел 3. Физические свойства порошков PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O3, ' прошедших после синтеза силовое воздействие в сочетании со сдвиговой деформацией
3.1. Микроструктура PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O
3.2. Связь величин силового воздействия с концентрацией и типом структурных
дефектов
3.2.1 Оценка размеров областей когерентного рассеяния и микродеформаций порошковых образцов PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O

3.2.2 Вычисление среднеквадратичных смещений, температуры Дебая и факторов Дебая - Валлера порошковых образцов PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O3 в гармоническом приближении. Разделение эффектов динамических и статических
искажений
3.3. Выводы раздела
Раздел 4. Физические свойства керамики PbSco.5Nbo.5O3 и PbFeo.5Nbo.5O3, прошедших на этапе приготовления силовое воздействие в сочетании со сдвиговой деформацией
4.1. Микроструктура керамики
4.2. Диэлектрические свойства керамики
4.3. Пироэлектрические свойства керамики
4.4. Изучение электропроводности керамики PbFeo.5Nbo.5O
4.5. Рентгеноструктурное изучение керамики
4.5.10ценка размеров областей когерентного рассеяния и микродеформаций
керамических образцов
4.5.2. Вычисление среднеквадратичных смещений, температуры Дебая и факторов Дебая - Валлера керамики. Разделение эффектов динамических и статических искажений
4.6. Поляризационные характеристики керамики
4.7. Выводы раздела
Заключение
Список принятых сокращений и обозначений
Литература

ВВЕДЕНИЕ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Для широкого применения релаксорных сегнетоэлектриков в качестве активных элементов в различных устройствах преобразования электромагнитных сигналов в механические, оптические, тепловые и наоборот, актуальным является изучение корреляции ряда основных физических свойств сегнетоэлектриков со структурными дефектами-примесями как целенаправленно введенных в структуру керамики на одном из ее технологических этапов, так и дефектами, неизбежными при любых керамических технологиях. Релаксорные сегнетоэлектрики как вещества, в которых имеют место структурные фазовые переходы, наиболее чувствительны к дефектам различного рода, влияние которых наглядно проявляется как в изменениях параметров и величин, описывающих основные свойства сегнеторелаксора (величин спонтанной поляризованности, пьезомодулей, электропроводности и т.п.), так и в появлении аномалий в окрестностях* температур фазовых переходов.
Как известно, достоинством сегнетоэлектриков как активных функциональных материалов, является высокая стабильность эксплуатационных свойств и структуры в широких интервалах изменений параметров таких внешних . роздействий, как температуры, давления, влажности, электромагнитных полей и Т.д. [1,2].
Возможности получения активных материалов с новыми уникальными свойствами чисто классическими методами практически исчерпаны, а для получения сегнетоэлектриков с целевыми свойствами приходится иметь дело с многокомпонентными системами и трудоемкими и многостадийными технологиями. Поэтому сегодня на первый план выходит получение сегнетоэлектриков с прогнозируемыми и воспроизводимыми свойствами менее затратными технологическими методами. Такими технологическими методами являются механоактивация и механохимия, позволяющие направленно управлять
тангенса углов диэлектрических потерь (tgS) при комнатной температуре и температуре Кюри.
Впоследствии в течение нескольких лет симметрия в сегнетофазе не была точно установлена. В одних работах симметрию определили как тератгональную [56, 57], тогда как в других находили ее ромбоэдрической [58, 59]. В работе [58] симметрия PbSco.5Nbo.5O3 была определена с помощью порошковой рентгеновской ' дифракции как ромбоэдрическая при комнатной температуре, так как на рефлексах 200 и 400 отсутствовали расщепления. Но небольшие расщепления наблюдались на рефлексах 111 и 222, поэтому симметрия все еще не была с точностью определена. Позже, в работе [60] с помощью метода нейтронной дифракции на порошковых образцах была обнаружена кубическая фаза с позиционным разупорядочением атомов РЬ и О в температурном интервале 653 К - 378 К. Тогда как в сегнетоэлектричесокй фазе в интервале температур 368 К - 2 К, симметрия определена как тригональная (пространственная группа R3m).
С помощью синхротронной порошковой дифрактометрии с высоким ‘разрешением в сегнетоэлектрическом PbSco.5Nbo.5O3 [61] не смогли обнаружить расщепление пика, которое должно появиться из-за понижении симметрии от кубической к ромбоэдрической или тетрагональной [61]. Также изучая результаты экспериментов с помощью графика Вильямсона - Холла, авторы пытались выяснить, приводило ли понижение симметрии к систематическому анизотропному уширению линий, которое согласуется с тетрагональной или ромбоэдрической симметрией. Уширение ЛИНИЙ PbSCo.5Nbo.5O3 было изотропным, поэтому симметрию сегнетосостояния нельзя было определить. С помощью рентгеновской дифракции монокристалла при комнатной температуре не было ' обнаружено отклонения ОТ кубической симметрии PbSCo.5Nbo.5O3 [62].
В работе [63] в полностью разупорядоченных керамических образцах PbSco.5Nbo.5O3 кристаллическая структура в сегнетоэлектрическом состоянии была определена как ромбоэдрическая. Уточнение кристаллической структуры выявило, что катионы в этой фазе почти полностью смещаются из позиции РЬ, при этом координационное число при прохождении через точку Кюри изменяется