Многокомпонентные мультифункциональные электроактивные среды с различной термодинамической предысторией

• Автор: Вербенко, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 241 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Актуальность темы, цель и задачи работы, связь темы с планом научных работ, научная новизна, практическая значимость, основные научные положения, выносимые па защиту, достоверность, надежность и обоснованность полученных результатов, личный вклад автора в разработку проблемы, апробация результатов работы, публикации, структура и объем работы, краткое содержание глав.
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
В РАБОТЕ
Глава I. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ. ВАЖНЕЙШИЕ
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ. БЕССВИНЦОВАЯ
КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ НИОБАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ. РЕЛАКСОРНАЯ КЕРАМИКА НА
ОСНОВЕ РЫЧЬг/зХпщОз. МУЛЬТИФЕРРОИКИ.
(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Понятие о сегнетоэлектричестве. Важнейшие направления развития
1.1.1 Понятие о сегнетоэлектричестве
1.1.2 Классические сегнетоэлектрики
/. 1.3 Важнейшие направления развития)
1.2. Бессвинцовая сегпетопьезокерамическне материалы.
Необходимость создания. История развития. Современное состояние проблемы
1.2.1 Причины необходимости исключения свинецсодержащих соединений из электротехнических изделий
1.2.2 История создания и развития бессвинцовой керамики на основе ниобатов щелочных металлов
1.2.2.1 Система ИаМЬОз - ЫЫЬОз
1.2.2.2 Система №ТМЮз — КТЧЬОз
1.2.3. Современное состояние проблемы
1.3. Сегнетоэлентрики-релаксоры на основе PZN
1.3.1 Общие сведения о сегнетоэлектриках релаксорах
1.3.2 Особенности соединений АХЬ2/зВ”1/зОз
1.3.3 Бинарные и многокомпонентные системы на основе РТЛ
1.4.Мулыпиферроики на основе В1Ее03
1.4.1 Общие сведения о мулыпиферроиках
1.4.2 Феррит висмута и его свойства
1.4.3 Материалы на основе феррита висмута, легированного редкоземельными элементами
Краткие выводы. Постановка цели и задач работы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И
ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Объекты исследования. Обоснование выбора
2.1.1. Многокомпонентная система [(Пао<5Ко,5)1-хЦчК№1_у.2Тау8Ь2)Оз
2.1.2. Твердые растворы трехкомпонентной системы (РЬодеВаоСЛЬгЩ/зДЩЬг/зК/зД ПуОз
2.1.3. Твердые растворы четырехкомпонентной системы (РЬо,95Вао,о5)(НЬ2/з2п|/3)х(НЬ2/зМё1/з)2СМ!2/3ПЬ|/з)т Пу03
2.1.4. Феррит висмута и твёрдые растворы бинарных систем
В11.хЬахРе03; Вц.хЖхРеОз
2.2. Методы получения образцов
2.2.1. Изготовление керамик, оптимизация условий синтеза и спекания
2.2.1.1 Исходные соединения, подбор оптимальных температурновременных регламентов и технологической оснастки для изготовления образцов многокомпонентной системы [(1Чао,5Ко,5) 1 -хЫх] (ЛЬ ] _у_2 Гау8 Ь2)03
2.2.1.2. Получение прекурсоров, режимы синтеза и спекания образгщв трехкомпонентной системы
(РЬ,,95Вао,о5)(ЫЬ2/з2п|/з)х(МЬ2/зМу1/з)2Т1уОз
2.2.1.3. Особенности изготовления керамик трехкомпонентной системы (РЬозВаоозХгПщДЬг/зТУшХХЬПз/зЬТЬшЭт ПуОз
2.2.1.4. Специфика синтеза и спекания образцов В1Ре03 и бинарных
систем В11_хЬахРе03 и Вй_хПс1хРеОз
2.2.2 Механическая обработка
2.2.3. Металлизация
2.2.4. Поляризация керамик системы [(Пао5Ко5)1.хЬ1х](1ГЬ1_у_
ЛаЬДОз
2.2.5. Поляризация керамик систем (РЬо,95Вао,о5)(ПЬ2/з7п1/3)х(7ЧЬ2/зМ§1/3)гТ1у03 и (РЬо,95Вао,о5)Ь2П]/з)х(ТЧЬ2/3М§ш)2(;№2/зКЬ1/3)т Пу03
2.3. Методы исследования образцов
2.3.1. Рентгенография
2.3.2. Определение плотностей (измеренной, рентгеновской, относительной)
2.3.3. Исследования микроструктуры
2.3.4. Измерения диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик при комнатной температуре
2.3.5. Исследование эффекта Мессбауэра
2.3.6. Исследование относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в широком интервале температур и частот
2.3.7 Исследование зависимостей свойств электрофизических свойств объектов от напряжённости электрического поля (реверсивные, поляризационные и деформационные характеристики)
2.3.8. Изучение магнитных характеристик (магнитоэлектрического эффекта, магнитоёмкости, дифференциальной магнитной восприимчивости)
Краткие выводы
ГЛАВА 3. МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА ((ГЧа0,51<о,5)1-
хЫх](ТЧЬ1.у.2Тау8Ь2)03
3.1. Плотности, микроструктура и особенности, обусловленные повышенной гигроскопичностью, твердых растворов системы [(Xа0,5 К0,5) кЛь ] (X Ь | У.,Т 11у8Ь2)03
3.2. Фазовая картина в системе [(Хаи,5КоД1-х1Лх](ХЬ1_у_,Тау8Ь2)03 при комнатной температуре
3.3. Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие параметры объектов
3.4. Термочастотные характеристики твердых растворов системы [а(|Д<о,5)тхЬ1х|(Мч-у-Л ауЬЬ2)Оз в широком интервале температур и частот
3.5. Влияние на свойства твёрдых растворов [рЧао,5Ко,5>1-Длх](1ЧЬ1.у_ 2Тау8Ь2)03 внешних электрических полей высокой напряжённости
3.5.1 Петли диэлектрического гистерезиса
3.5.2 Электромеханический гистерезис
3.5.3 Реверсивная нелинейность диэлектрической проницаемости
Краткие выводы
ГЛАВА 4. ТРЕХКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА
(РЬо.узВао.ЬгПюМХЬз/зМдшХТр.Оз И ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА (1>Ьо,95Ваода)(Ь2/зХп|/з)х(ХЬ2/зМ§ш)7(1Ч2/зЬ|/3)т гПуО3.Л06
4.1. Устойчивость соединений со структурой перовскита с объщей
формулой РЬ(ТЧЬ2/3В1/з)03
4.2. Система (РЬодеВаозЩЬг/згпшДЩЬг/зйшХТЧуОз
4.2.1. Измеренные, рентгеновские и относительные плотности твердых растворов
4.2.2. Кристаллическая структура твердых растворов из различных концентрационных интервалов при комнатной температуре
4.2.3. Особенности зёренного строения
4.2.4. Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие свойства при комнатной температуре
4.2.6. Деформационные, поляризационные и реверсивные
характеристики
4.3. Система (РЬоз;5Ваод)5)(ХЬ2/згпш)х(ХЬ2/зМ§ш)г(№2/зХЬш)тТ1уОз
4.3.1. Измеренные, рентгеновские и относительные плотности твердых растворов
4.3.2. Кристаллическая структура твердых растворов из различных концентрационных гштервалов при комнатной температуре
4.3.3. Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие свойства при комнатной температуре
4.3.4. Деформационные, поляризационные и реверсивные
характеристики
4.4. Дисперсионные свойства твердых растворов в широком диапазоне внешних воздействий
4.5.Аномальное поведение твёрдых растворов с участием N1(11) содержащего компонента
620К или на 350К выше Тт. Эта температура получила название температуры Бернса, ТВигт- Факт’ существования полярных нанообластей намного выше Тт в релаксорах виден также из температурной зависимости е. Зависимость 1 /г(Т) в релаксорах является линейной только выше Тцигш Ниже Тцигш наблюдается отклонение от линейной зависимости также и теплового расширения (рис. 1.12.).
Таким образом, в настоящее время общепризнано, что релаксоры представляют собой систему полярных нанообластей, находящихся в неполярной матрице. ФП, происходящий в релаксорах, по-разному объясняется различными теориями. Эти теории можно разделить на две группы [6].
Согласно теориям первой группы релаксоры представляют собой разновидность дипольного стекла. Размер полярной области и ее температурная зависимость связаны с корреляционной длиной дипольного взаимодействия (гс). В обычных диэлектриках с малой поляризуемостью размер полярной области сравним с постоянной решетки, так как гс мал. В кристаллах с высокой поляризуемостью размер полярной области может значительно превышать параметр ячейки.
Теории второй группы рассматривают релаксор как обычный СЭ, разбитый на нанообласти случайными внутренними электрическими и/или механическими полями, обусловленными примесями, флуктуациями состава и т. п. [76,77]. В каждой из областей происходит локальный СЭ ФП, причем температуры ФП в разных областях различны. Таким образом, согласно этим теориям, макроскопический ФП в релаксоре не происходит. Вплоть до настоящего времени вопрос о том, какая группа теорий правильна, не решен, и исследования релаксоров интенсивно продолжаются.
В последнее время разрабатываются модельные представления о механизмах ФП в релаксорах в рамках интенсивно развивающейся физики неупорядоченных конденсированных сред. Классическими представителями релаксоров долгое время считались сложные оксиды семейства перовскитатипа РЬ(В,|_тВВ"т)Оз, где т = 1/2,1/3, а также ТР (РЬХа)(Кг,'П)Оз. Релаксорное поведение было также обнаружено и подробно изучено в некоторых соединениях со структурой тетрагональной калиевовольфрамовой бронзы, например, в Ва1_х8гхМЬ206 [72, 78].