Synthesis and properties of modified sodium niobate ceramics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методом твердофазного синтеза получены однофазные керамические образцы новых составов (1–x)NaNbO3–хLiNbO3 (x = 0, 0.05, 0.10, 0.15), в том числе модифицированные добавкой ZnO, и изучены их кристаллическая структура, микроструктура, диэлектрические и нелинейные оптические свойства. Установлено, что в образцах вблизи морфотропной фазовой границы ромбическая структура трансформируется в смесь ромбической и ромбоэдрической фаз. По мере увеличения содержания катионов лития в образцах наблюдается повышение температур фазовых переходов.

About the authors

G. M. Kaleva

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: galina_kaleva@mail.ru
Kosygin St., 4, Moscow, 119991 Russia

E. D. Politova

Federal Research Center of Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: galina_kaleva@mail.ru
Kosygin St., 4, Moscow, 119991 Russia

A. V. Mosunov

Lomonosov Moscow State University

Email: galina_kaleva@mail.ru
Leninskie Gory, 1, Moscow, 119991 Russia

N. V. Sadovskaya

National Research Center 'Kurchatov Institute'

Author for correspondence.
Email: galina_kaleva@mail.ru
Leninsky Ave., 59, Moscow, 119333 Russia

References

  1. Directive 2002/95/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment // Off. J. Eur. Union, L 37. 2003. V. 46. P. 19–23. http://data.europa.eu/eli/dir/2002/95/oj
  2. Zheng T., Wu J., Xiao D., Zhu J. Recent development in lead-free perovskite piezoelectric bulk materials // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 98. P. 552–624. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.06.002
  3. Wang G., Lu Z., Li Y., Li L., Ji H., Feteira A., Zhou D., Wang D., Shujun Zhang S., Reaney I.M. Electroceramics for high-energy density capacitors: current status and future perspectives // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 6124−6172. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01264
  4. Li D., Zeng X., Li Z. et al. Progress and perspectives in dielectric energy storage ceramics // J. Adv. Ceram. 2021. V. 10. № 4. P. 675–703. https://doi.org/10.1007/s40145-021-0500-3
  5. García J.E. Extrinsic contribution and instability properties in lead-based and lead-free piezoceramics // Materials. 2015. V. 8. P. 7821– 7836. https://doi.org/10.3390/ma8115426
  6. Yang Z., Du H., Jin L. Poelman D. High-performance lead-free bulk ceramics for electrical energy storage applications: design strategies and challenges // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. P. 18026–18085. https://doi.org/10.1039/d1ta04504k
  7. Wu J. Perovskite lead-free piezoelectric ceramics // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. Р. 190901. https://doi.org/10.1063/5.0006261
  8. Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. М.: Химия, 1985. 256 с.
  9. Panda P.K. Review: Environmental-friendly lead- free piezoelectric materials // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. P. 5049–5062. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3643-0
  10. Ye J., Wang G., Zhou M., Liu N., Chen X., Li S., Cao F. Dong X. Excellent comprehensive energy storage properties in novel lead-free NaNbO3-based ceramics for dielectric capacitor applications // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 12. Р. 4. https://doi.org/10.1039/C9TC01414D
  11. Koruza J., Tellier J., Malič B., Bobnar V., Kosec M. Phase transitions of sodium niobate powder and ceramics, prepared by solid state synthesis // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. Р. 113509. https://doi.org/10.1063/1.3512980
  12. Zhang M.-H., Zhao C., Fulanović L., Rödel J., Novak N., Schökel A., Koruza J. Revealing the mechanism of electric-field-induced phase transition in antiferroelectric NaNbO3 by in situ high-energy X-ray diffraction // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. Р.132903. https://doi.org/10.1063/5.0043050
  13. Konieczny K., Czaja P. Electrical and thermal properyies of Na1–xLixNbO3 (x = 0.08, 0.1, 0.2) ceramics near the morphotropic phase boundary region // Arch. Metall. Mater. 2017. V. 62. № 2. P. 539–544. https://doi.org/10.1515/amm-2017-0079
  14. Chaker C., Gharbi W.E., Abdelmoula N., Simon A., Khemakhema H., Mario Maglione M. Na1−xLixNbO3 ceramics studied by X-ray diffraction, dielectric, pyroelectric, piezoelectric and Raman spectroscopy // J. Phys. Chem. Solids. 2011. V. 72. P. 1140–1146. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2011.07.002
  15. Aoyagi R., Iwata M. Maeda M. Piezoelectric properties and depolarization temperature of NaNbO3–LiNbO3 lead-free piezoelectric ceramics // Key Eng. Mater. 2009. V. 388. P. 233–236. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.388.233
  16. Smiga W., Garbarz-Glos B., Suchanicz J. et al. Structural and dielectric properties of Na0.99Li0.01NbO3 ceramics // Ferroelectrics. 2006. V. 345. P. 39–44. https://doi.org/10.1080/00150190601020925
  17. Politova E.D., Golubko N.V., Kaleva G.M., Mosunov A.V., Sadovskaya N.V., Stefanovich S.Yu., Kiselev D.A., Kislyuk A.M., Panda P.K. Processing and characterization of lead-free ceramics on the base of sodium–potassium niobate // J. Adv. Dielectr. 2018. V. 8. № 1. P. 1850004. https://doi.org/10.1142/S2010135X18500042
  18. Politova E.D., Golubko N.V., Kaleva G.M., Mosunov A.V., Sadovskaya N.V., Stefanovich S.Yu., Kiselev D.A., Kislyuk A.M., Chichkov M.V., Panda P.K. Structure, ferroelectric and piezoelectric properties of KNN-based perovskite ceramics // Ferroelectrics. 2019. V. 538 P. 45–51. https://doi.org/10.1080/00150193.2019.1569984
  19. Kołodziejczak-Radzimska A., Jesionowski T. Zinc oxide—from synthesis to application: a review // Materials. 2014. V. 7. P. 2833–2881. https://doi.org/10.3390/ma7042833
  20. Kurtz S.K., Perry T.T. A Powder technique for the evaluation of nonlinear optical materials // J. Appl. Phys. 1968. V. 39 (8). P. 3798–3813. https://doi.org/10.1063/1.1656857
  21. Lee H.J, Zhang S.H. Lead-free piezoelectrics. N.Y.: Springer, 2012. 291 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9598-8_9

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).