Porous ceramics of sodium potassium niobate system

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

In our work, we used the finely dispersed polystyrene to produce porous samples of the piezoelectric ceramics. Samples of the sodium potassium niobate ceramics with pore concentrations of the 10, 20, 25, 30 and 40 volume percent were produced. The structure was analyzed and the temperature and frequency dependences of the dielectric constant of the obtained samples were investigated. It has been established that the presence of polystyrene in the process of sintering piezoceramic samples plays the role of a binder, which evaporates during high-temperature processing. At the same time, the binder contributes to stabilization of the dielectric properties of the ceramics. In the porous samples, there are no fluctuations of the permittivity in the low-frequency region, and the frequency range in which the permittivity values are independent of the frequency increases. It was found that already 34 volume percent of the pores worsen the mechanical strength of the sample. It is shown that the use of a simple problem of percolation theory does not allow assessing the mechanical strength of porous samples depending on the pore concentration.

Sobre autores

Danila Mamaev

Tver State University

4th year postgraduate student

Olga Malyshkina

Tver State University

Email: olga.malyshkina@mail.ru
Dr. Sc., Professor, Full Professor, Department of Computer Security and Mathematical Control Methods

Alexandra Ivanova

Tver State University

Ph. D., Docent, Applied Physic Department

Bibliografia

  1. Резниченко, Л.А. Бессвинцовые сегнетопьезоэлектрические поликристаллические материалы на основе ниобатов щелочных металлов: история, технология, перспективы / Л.А. Резниченко, И.А. Вербенко, К.П. Андрюшин // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. - 2013. - № 11. - С. 30-46.
  2. Znang, Sh.R. Lead-free piezoelectric ceramics vs. PZT? / Sh. Zhang, R. Xia, Th. R. Shrout // Journal of Electroceramics. - 2007. - V. 19. - I. 4. - P. 251-257. doi: 10.1007/s10832-007-9056-z.
  3. Saito, Y. Lead-free piezoceramics / Y. Saito, H. Takao, T. Tani et al. // Nature. - 2004. - V. 432. - I. 7013. - P. 84-87. doi: 10.1038/nature03028.
  4. Shao, T. Potassium-sodium niobate based lead-free ceramics: novel electrical energy storage materials / T. Shao, H. Du, H. Ma et al. // Journal of Materials Chemistry. - 2017. - V. 5. - I. 2. - P. 554-563. doi: 10.1039/c6ta07803f.
  5. Malič, B. Sintering of lead-free piezoelectric sodium potassium niobate ceramics / B. Malič, J. Koruza, J. Hreščak et al. // Materials. - 2015. - V. 8. - I. 12. - P. 8117-8146. doi: 10.3390/ma8125449.
  6. Yang, Z. A new family of sodium niobate-based dielectrics for electrical energy storage applications / Z. Yang, H. Du, L. Jin et al. // Journal of the European Ceramic Society. - 2019. - V. 39. - I. 9. - P. 2899-2907. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.030.
  7. Su, H.H. Electric properties of SrTiO3 modified (Na0.48K0.48Li0.04)Nb0.89Ta0.05Sb0.06O3 lead-free ceramics/ H.H. Su, C.S. Hong, C.C. Tsai, S.Y. Chu // Journal of Solid State Science and Technology. - 2016. - V. 5. - № 10. - P. N67-N71. doi: 10.1149/2.0111610jss.
  8. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, Б.Б. Педько, О.В. Малышкина, А.А. Мовчикова. - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. - 272 с.
  9. Wersing, W. Dielectric, elastic and piezoelectric properties of porous pzt ceramics / W. Wersing, K. Lubitz, J. Mohaupt // Ferroelectrics. - 1986. - V. 68. - I. 1. - P. 77-97. doi: 10.1080/00150198608238739.
  10. Rybyanets, A.N. Recent advances in porous piezoceramics applications/ A.N. Rybyanets, D.I. Makarev, N. A. Shvetsova // Ferroelectrics. - 2019. - V. 539. - I. 1. - Part II. - P. 101-111 doi: 10.1080/00150193.2019.1570019
  11. Ahn, C.-W. Sintering behavior of lead-free (K, Na) NbO3-basedpiezoelectric ceramics / C.-W. Ahn, C.-S. Park, C.-H. Choi et al. // Journal of the American Ceramic Society. - 2009. - V. 92. - I. 9. - P. 2033-2038. doi: 10.1111/j.1551-2916.2009.03167.x.
  12. Мамаев, Д.В. Определение процентного содержания пор в пьезоэлектрической керамике по изображениям с РЭМ с помощью КСИНС / Д.В. Мамаев, С.А. Меркурьев, О.В. Малышкина // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - Вып. 13. - С. 286-293 doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.286.
  13. Эфрос, А.Л. Физика и геометрия беспорядка. - М.: Наука, 1982. - 176 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

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).