Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффект и реверсивная нелинейность сегнетокерамик различной степени сегнетожесткости

• Автор: Есис, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ГЛАВА 1. Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффекг и электрострикция сегнетокерамик. Системы ЦТС, РММ-РТ, многокомпонентные (обзор литературы)
1.1. Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффект и электрострикция гетерогенных систем
1.1.1. Модель Прейзаха для описания диэлектрического гистерезиса в сегнетоэлектрических керамиках

1.1.2. Электромеханический гистерезис в сегнетоэлектрических керамиках

1.1.3. Электрострикция гетерогенных систем

1.2. Системы ЦТС, РМЦ-РТ, многокомпонентные

1.2.1. Система (1-х)РЬ2гОз-хРЬТЮ3 (ЦТС, Р2Т)

1.2.2. Система (1-х)РЬт2^,/20з-хРЬТЮ3(РШ-РТ)

1.2.3. Высокоэффективные сегнетопьезокерамические материалы типа ПКР

1.2.4. Пористая пьезокерамика

1.2.5. Четырехкомпонентная система 0.98(хРЪТЮ2 -уРЬРгО3 -гРЬШуіМ^вО}) - 0.02РЬЄеОз

ГЛАВА 2. Объекты исследования. Методы получения и исследования
образцов
2.1. Объекты исследования
2.1.1 Пьезокерамика ростовская
2.1.2. Пористая пьезокерамика и композиты на ее основе
2.1.3. Бинарная система (1-х)РЬ2г03-хРЬТЮ3 (ЦТС, Р2Т)
2.1.4. Бинарная система (1 -х)РЬШ2цМрц302-хРЬ ТЮ3 (РМЫ-РТ)
2.1.5. Твердые растворы четырехкомпонентной системы
0.98(хРЬТЮ3-уРЬггОг- гРЬПЬгзМршОз) - 0.02РЬСеО3
2.1.6. Обоснование необходимости и возможности исследования систем твердых растворов с малым концентрационным шагом
Ах < 1 мол.%0 (0,25 0,50 мол.%), и надежности полученных при этом результатов

2.2. Методы получения образцов
2.2.1. Изготовление керамик, оптимизация условий синтеза и спекания
2.2.1.1. Получение материалов типа ПКР
2.2.1.1.1. Синтез
2.2.1.1.2. Спекание керамики
2.2.1.1.2.1. Обычная технология
2.2.1.1.2.2. Горячее прессование
2.2.1.2. Получение пористой керамики и композитов на ее основе
2.2.1.3. Получение образцов бинарной системы (1 -х)РЪ2гОз-хРЬТЮ3 (ЦТС, Р2Т)
2.2.1.4. Получение образцов бинарной системы (l-x)PhNb2/зMg|/зOз-хРЬТЮз (РШ-РТ)
2.2.1.5. Получение образцов растворы четырехкомпонентной системы 0.98(хРЪТЮз-уРЬ2г()3 зРЬЫЬз.ЦЛу^уОз) 0.02РЬСеО}
2.2.2. Механическая обработка
2.2.3. Металлизация
2.2.4. Поляризация
2.3. Методы исследования образцов
2.3.1. Рентгенография
2.3.1.1. Исследование структурных изменений, происходящих в
пьезоэлектрических керамических материалах различной степени сегнетожесткости под влиянием электрического поля
2.3.2. Определение плотностей (измеренной, рентгеновской, относительной)
2.3.3. Микроструктурный анализ
2.3.4. Измерения диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик при комнатной температуре
2.3.5. Различные методы измерения пьезохарактеристик
2.3.6. Измерение обратных пьезомодулей
2.3.7. Осцшлографический метод исследования сегнетоэлектриков
2.3.8. Исследование реверсивных характеристик

ГЛАВА 3. Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффект в материалах различной степени сегнетожесткости
3.1. Упругие деформации и обратные пьезомодули пьезокерамических
материалов различной степени сегнетожесткости (область слабых полей)
3.2. Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффект и реверсивные
характеристики пьезоэлектрических материалов различной степени сегнетожесткости (область сильных полей)
3.3. Структурные изменения, происходящие в пьезоэлектрических
керамических материалах различной степени сегнетожесткости под влиянием электрического поля
3.4. Обратный пьезоэлектрический эффект в пористой керамике и
композитах
ГЛАВА 4. Электромеханический гистерезис, обратный пьезоэффект и электрострикция в бинарных и многокомпонентных системах на основе ЦТС
4.1. Особенности обратного пьезоэффекта и электромеханического
гистерезиса вблизи фазовых границ в бинарной системе ЦТС
4.2. Корреляции пьезоэлектрических характеристик твердых растворов с
положением границ фаз, фазовых состояний и морфотропных областей в системе (1-х)РЬШ2/зМ§з/зОз-хРЬТЮз
4.3. Гистерезисные явления в четырёхкомпонентной системе твердых
растворов 0,98(хРЬТЮз -уРЬІгО.і - zPbNb2/зMg^/зOз) - 0,02РЬЄеОз
4.4. Отрицательная продольная электрострикция в поликристалпических
сегнетоэлектриках
ГЛАВА 5. Реверсивная нелинейность и поляризационные свойства объектов
5.1. Реверсивная диэлектрическая проницаемость в сегнетоэлектрической
фазе системы ЦТС (область морфотропного фазового перехода)
5.2. Реверсивная нелинейность твердых растворов бинарной системы
(1-х)РЬт2^ш03-хРЬТЮз (0<х< 1,0)
5.3. Поляризационные характеристики исследуемых объектов
5.3.1. Поляризационные свойства ТР системы ЦТС
5.3.2. Поляризационные свойства ТР системы РЬШ-РТ

1.2.4. Пористая пьезокерамика.
Пористая пьезокерамика, несмотря на длительную историю и уникальные свойства, до сих пор не освоена промышленно и используется в преобразователях и устройствах весьма ограниченно [47,71,72].
Электрофизические свойства пористой пьезокерамики определяются свойствами пьезоматериала, пористостью, типом связности, формой и размером пор (в случае анизометричных пор - степенью их преимущественной ориентации и возникающей в связи с этим анизотропией). В сравнении с беспористой керамикой ЦТС для пористой пьезокерамики характерны пониженные значения акустического импеданса механической добротности ()у, поперечного пьезомодуля с!з1, и коэффициентов связи Кз1 и Кр при практически неизменном значении сЦз и повышенные значения коэффициента связи К„ продольной и объемной пьезочувствительностей (£зз И gv), объемного пьезомодуля (1у- с1}3+2с1з) и фактора приема (с/^у) [73-81]. Поэтому пористые пьезокерамики успешно используют в акустических приемниках, гидрофонах, датчиках давления и ультразвуковых преобразователях [73-81].
Пористая пьезокерамика представляет собой композиционный материал, состоящий из пьезоактивной (пьезокерамика) и непьезоактивной (воздушные поры) фаз. Пьезоактивная фаза образует трехмерную матрицу, в которой непьезоактивная фаза существует в виде изолированных или связанных друг с другом включений. Первый случай отвечает связности 3-0, а второй - 3-3 (закрытая и открытая пористость, соответственно). Если размеры включений непьезоактивной фазы много меньше размеров пьезоэлемента и их форма близка к сферической, то пористый пьезоматериал можно считать однородным. [81]