Моделирование, разработка и создание сегнетоактивных материалов на основе многокомпонентных сложнооксидных систем / Modeling, Development and Creation of Ferroactive Materials Based on Multicomponent Complex Oxide Systems

Андрюшин К.П. / Andryuishin, K.P.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Андрюшина И.Н. / Andryushina, I.N.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Вербенко И.А. / Verbenko, I.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Дудкина С.И. / Dudkina, S.I.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Панич А.А. / Panich, A.A.
Институт высоких технологий и пьезотехники / Institute of High Technologies and Piezotechnics, Southern Federal University
Панич А.Е. / Panich, A.E.
Институт высоких технологий и пьезотехники; НКТБ «Пьезоприбор» / Institute of High Technologies and Piezotechnics, Southern Federal University; NKTB «Piezopribor»
Резниченко Л.А. / Reznichenko, L.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Шилкина Л.А. / Shilkina, L.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Андрюшин К.П., Андрюшина И.Н., Вербенко И.А., Дудкина С.И., Панич А.А., Панич А.Е., Резниченко Л.А., Шилкина Л.А. Моделирование, разработка и создание сегнетоактивных материалов на основе многокомпонентных сложнооксидных систем // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 52–63. DOI: 10.25210/jfop-2003-052063
Andryuishin, K.P., Andryushina, I.N., Verbenko, I.A., Dudkina, S.I., Panich, A.A., Panich, A.E., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A. Modeling, Development and Creation of Ferroactive Materials Based on Multicomponent Complex Oxide Systems // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 52–63. DOI: 10.25210/jfop-2003-052063


Аннотация: Показаны этапы создания высокоэффективных пьезокерамических материалов при исследовании многокомпонентных систем на основе цирконата-титаната свинца: от выбора катионного состава до способов их изготовления. Подробно рассмотрены принципы моделирования морфотропной области (МО) в четырех- и пятикомпонентных системах, определены участки, аппроксимирующие в них МО. Рассмотрены связи электрофизических параметров и их оптимальных сочетаний с положением на фазовой диаграмме систем и областями применений. Выбраны и экспериментально исследованы твердые растворы пятикомпонентной системы с высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости, коэффициентов электромеханической связи, пьезомодулей, удельной чувствительности, низкой механической добротностью, перспективные для использования в низкочастотных преобразователях, работающих в режимах приема и излучения.
Abstract: The stages of creating highly efficient piezoceramic materials in the study of multicomponent systems based on lead zirconate-titanate are shown: from the choice of the cationic composition to the methods of their manufacture. The principles of modeling the morphotropic region (MR) in four- and five-component systems are considered in detail, the areas that approximate MRs in them are determined. The relationships between the electrophysical parameters and of their optimal combinations with the position on the phase diagram of the systems and areas of application are considered. Solid solutions of a five-component system with high values of the relative permittivity, electromechanical coupling coefficients, piezomodules, specific sensitivity, low mechanical quality factor, promising for use in low-frequency converters operating in the receiving and transmitting modes, have been selected and experimentally investigated.
Ключевые слова: многокомпонентные системы, фазовая диаграмма, морфотропная область, электрофизические параметры, solid solutions, multicomponent systems, phase diagram, morphotropic region, многокомпонентные системы


Литература / References
  1. Данцигер А. Я., Разумовская О. Н., Резниченко Л. А., Сахненко В. П., Клевцов А. Н., Дудкина С. И., Шилкина Л. А., Дергунова Н. В., Рыбянец А. Н. Многокомпонентные системы сегнетоэлектрических сложных оксидов: физика, кристаллохимия, технология. Аспекты дизайна пьезоэлектрических материалов. Ростов-на-Дону: МП «Книга», 2001. Т. 1. 408 c.
  2. Фесенко Е. Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. 248 c.
  3. Данцигер А. Я., Дудкина С. И., Куприянов М. Ф., Разумовская О. Н., Резниченко Л. А. Влияние числа компонентов в сегнетоэлектрических твердых растворах на степень порядка // Изв. РАН. Сер. физ. 1995. Т. 59. № 9. С. 104-105.
  4. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика. М.: Изд-во «Мир». 1974. 288 c.
  5. Andryushina, I.N., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A., Andryushin, K.P., and Dudkina, S.I. The PZT System (PbTixZr1-xO3, 0≤x≤1.0): the Real Phase Diagram of Solid Solutions (Room Temperature) (Part 2) // Ceramics International. 2013. Vol. 39. No. 2. P. 1285-1292.
  6. Andryushina, I.N., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A., Andryushin, K.P., and Dudkina, S.I. The PZT System (PbTixZr1-xO3, 0≤x≤1.0): High Temperature x-Ray Diffraction Studies. Complete x-T Phase Diagram of Real Solid Solutions (Part 3) // Ceramics International. 2013. Vol. 39. No 3. P. 2889-2901.
  7. Ouchi, H., Nagano, K., and Hayakawa, S. Piezoelectric Properties of PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3-PbZrO3 Solid Solution Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1965. Vol. 48. No. 12. P. 630-635.
  8. Nomura, S., Takahashi, T., and Yokomizo, Y. Ferroelectric Properties in the System PbZn1/3Nb2/3O3- PbTiO3 // J. Phys. Soc. Japan. 1969. Vol. 27. No. 1. P. 262.
  9. Фесенко Е. Г., Данцигер А. Я., Разумовская О. Н. Новые пьезокерамические материалы. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983. 156 с.
  10. Квапулиньский Я., Суровьяк З., Куприянов М.Ф., Зайцев С.М., Данцигер А.Я., Фесенко Е.Г. Исследования процессов поляризации сегнетоэлектрической керамики // ЖТФ. 1979. Т. 49. № 5. С. 1049-1052.
  11. ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. Введ. 01.01.88. 140 c.