Электрические свойства матричных и смесевых нанокомпозитов с сегнетоэлектрическими включениями

• Автор: Поправко, Надежда Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Размерные эффекты в наночастицах

1.2. Свойства сегнетоэлектрических наноматериалов и нанокомпозитов

1.3. Теоретические подходы в описании свойств изолированных и взаимодействующих сегнетоэлектрических наночастиц

Глава 2. Свойства нанокомпозитов на основе пористых матриц

2.1. Получение сегнетоэлектрических нанокомпозитных структур на основе пористых матриц и методики их исследования
2.2. Свойства сегнетоэлектрических нанокомпозитов на основе матриц с упорядоченной пористой структурой
2.3. Свойства сегнетоэлектрических нанокомпозитов на основе пористых матриц с неупорядоченной геометрией сетки пор
Глава 3. Сегнетоэлектрические свойства смесевых композитов на основе гидрозоля БЮз
Основные результаты работы
Литература

Введение
Актуальность темы. Одной из важнейших научных и технологических задач последних десятилетий является получение и исследование свойств неоднородных твердых тел, в которых химический состав, расположение атомов и структурных блоков (кристаллитов) изменяются на расстоянии в несколько нанометров. В связи с проявлением квантовых закономерностей, а также большой долей поверхности и приповерхностных областей свойства материалов с наномасштабным изменением состава и структуры существенно отличаются от свойств однородных объемных образцов. Поэтому синтез материалов с новыми свойствами, создаваемыми за счет регулируемого изменения их микроструктуры на атомном уровне, является важнейшей фундаментальной и прикладной задачей.
Одним из вариантов ее решения является создание новых композиционных материалов, в которых на изменение свойств материала влияют сразу два фактора: неоднородность структуры, т.е. расположения атомов, и неоднородность химического состава. Среди большого выбора наноструктуриро-ванных материалов важное практическое значение играют сегнетоэлектриче-ские составы, позволяющие получать материалы с улучшенными на порядки величин параметрами и создавать качественно новые функциональные устройства современной электроники. В сегнетоэлектриках с наномасштабным структурированием наблюдается заметное изменение многих функциональных параметров: диэлектрической проницаемости, пьезоэлектрических коэффициентов, коэффициентов электрострикции и др. Совершенствование технологий получения сегнетокомпозитов позволяет через изменение их состава и структуры целенаправленно управлять практически важными характеристиками данных объектов, что делает задачу исследования свойств сег-нетоэлектрических композиционных материалов актуальной и важной как в фундаментальном, так и в практическом плане.
Исследование поведения электрических характеристик наноразмерных композитных структур в сочетании с технологией получения, позволяющей

регулировать размеры сегнетоэлектрических частиц в подобных структурах и их взаимное расположение; представляют большой интерес для- решения-задачи получения; материалов с наперед заданными свойствами.
Тема диссертационной работы поддержана проектами 2.1.1.3701 и 2.1.1/1381 ФЦП'. «Развитие научного потенциала высшей- школы, (2008 -2010)»-на тему «Нелинейные явления в паноразмерных структурах вещества; при воздействии внешних полей», грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 10-02-00556-а (2010-2012 гг.).
Целыо настоящей работы является- исследование электрических свойств нанокомпозитных структур с включениями сегнетоэлектрического триглицинсульфата, сегнетовой соли и нитрита натрия, приготовленных на базе пористых матриц или на основе кремнезема по смесевой технологии.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи данной работы:
- получение, структурные и фазовые исследования сегнетоэлектрических композитов с различными размерами и топологией пор по матричной технологии;
- получение и характеризацияюмесевых композитов с различной степенью дисперсности связующего материала и наполнителя;
- исследование закономерностей протекания фазовых переходов в сегнетоэлектрических нанокомпозитах, их связи с размерами и топологией пор матрицы, с материалом и характером распределения, полярной и неполярной фаз для материалов, полученных по смесевой технологии;
- исследование природы аномально высокой диэлектрической восприимчивости сегнетоэлектрических композитов;
- экспериментальное и теоретическое исследование диэлектрической релаксации сегнетоэлектрических композитов различной связности и различной степени нанодисперсности.

Глава 2. Свойства нанокомпозитов на основе пористых матриц
2.1. Получение сегнетоэлектрических нанокомпозитных структур на основе пористых матриц и методики их исследования
В настоящей работе получение матричных нанокомпозитных структур с сегнетоэлектрическими наночастицами осуществлялось на основе диэлектрических матриц пористого оксида алюминия А1203, пористого кремния и пористого стекла, отличающихся друг от друга как размерами пор, так и геометрией их взаимного расположения. Пластины алюминия с пористой оксидной пленкой с размерами пор 30 - 100 нм были получены методом травления в растворе щавелевой кислоты и предоставлены кафедрой общей физики Воронежского государственного университета. Пористое стекло с размерами пор 7 нм, используемое в качестве основы для получения матричных композитов с включениями триглицинсульфата, а также подготовленные образцы композитных структур на основе пористого стекла с включениями сегнетоэлектрического нитрита натрия и диэлектрического нитрата натрия были предоставлены ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург.
Внедрение сегнетоэлектрических частиц в пористые матрицы производилось из насыщенных растворов сегнетоэлектрической соли триглицинсульфата или сегнетовой соли, приготовленных в соответствии с кривыми растворимости для данных соединений при заданных температурах. С целью поиска оптимальных условий получения сегнетоэлектрических нанокомпозитов заполнение матрицы из раствора проводилось в различных температурных и временных режимах.
Для получения смесевых нанокомпозитов использовался нанодисперс-ный гидрозоль БЮ2 со средним размером частиц кремнезема 6 ± 1 нм, плотностью 1,195 г/см3 и концентрацией 29,56 % 8Ю2 в растворе. Вторым исходным компонентом была соль триглицинсульфата (ТОБ). Композитные структуры 8Ю2 - ТОБ получались путем растворения соли триглицинсульфата в исходном нанодисперсном гидрозоле кремнезема при температуре, близкой к