Исследование и разработка процесса формирования нитевидного BaTiO3 для пьезоэлектрического актюатора
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря своим свойствам титанат бария (ТБ) изучаeтся уже более 60 лет. Во-первых, это материал со стабильными механическими свойствами; во-вторых,он проявляет сегнетоэлектрические свойства при температуре выше комнатной; в третих, титанат бария (ТБ)может быть легко изготовлен и использован в поликристаллической керамике [1]. Благодаря большой диэлектрической проницаемости и низким диэлектрическим потерям ТБ может использоваться при производстве одно- или многослойных конденсаторов [2]. ТБ используется для изготовления чувствительных элементов, датчиков, пускателей и контроллеров [3]. Из-за изменения оптических свойств и электромагнитной поляризации под действием внешнего электрического поля ТБ также широко используется в оптической и фотонной технике.
Аналитическая часть
Структура BaTiO3Первоскитовая структураВ структуру перовскита входят различные оксиды с общей химической формулой ABO3. ТБ - один из материалов в этом ряду. При температуре выше 401K, ТБ имеет кубическу
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Аналитическая часть
1.1. Структура BaTiO3
1.1.1. Первоскитовая структура
1.1.2. Структурный фазовый переход в материале BaTiO3
1.2. Свойства BaTiO3
1.2.1. Диэлектрические свойства BaTiO3
1.2.2. Пьезоэлектрические свойства BaTiO3
1.3. Методы синтеза BaTiO3
1.3.1. Гидротермальный метод
1.3.2. Микроэмульсионный метод
1.3.3. Золь-гель метод
2. Методическая часть
2.1. Химические вещества и лабораторное оборудование, используемое в исследованиях.
2.1.1. Химические вещества, используемые для исследований.
2.2. Проведение экспериментов
2.2.1. Синтез нанонитейTiO2
2.2.2. Промывка нанонитейTiO2
2.2.3. Синтез нанонитейBaTiO3
2.2.Описание формирования нанопроволок BaTiO3.[24]
2.3. Методы характеристики материала
2.3.1. Структрный алализ нанонитей методом рентгенновкой дифракции (РФА)
2.3.2. Метод рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС)
2.3.3.Растровый электронный микроскоп (PЭМ)
2.3.4. Структурный анализ материалов методом рамановской спектроскопии
3. Результаты и обсуждение
3.1. Результаты анализа на волоконных материалов TiO2
3.1.1. Результаты РЭМ-анализа нановолоконных материалов TiO2.
3.1.2. Результаты спектрального анализа (РФА) нановолокон TiO2.
3.2. Аналитические результаты для волокнистых материалов BaTiO3.
3.2.1. Результаты РЭМ-анализа образцов нановолокон BaTiO3.
3.2.2. Результаты рамановской спектроскопии.
3.2.3. Результаты анализа ЭДС
3.2.4. Влияние температуры на фазовый переход волокнистых материалов BaTiO3.
3.3. Исследование и изготовление пьезоэлектрических сенсоров на основе композитных пленок BaTiO3/PVDF.
3.3.1. Изготовление пьезоэлектрических сенсоров на композитных пленках BaTiO3/PVDF.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Jonscher, Andrew K. "The universaldielectric response." nature 267.5613 (1977): 673-679.
Cho W. S. Synthesis of ultrafine BaTiO3 particles from polymeric precursor: their structure and surface property / W. S Cho, E. Hamada //Journal of alloys and compounds. – 1998. – Vol. 266. – №. 1-2. – P. 118-122.
Goodman G. Ceramic capacitor materials / Goodman, Gilbert // Ceramic materials for electronics -1986. Vol. 79. №. 138.
Fu D. Role of Ca off-centering in tuning ferroelectric phase transitions in Ba (Zr,Ti)O3 system / D. Fu, M. Itoh // Ferroelectric Materials—Synthesis and Characterization. – 2015.
AryaP. R.Polymeric citrate precursor route to the synthesis of nano - sized barium lead titanates / P.R.Arya, P.Jha, G.N. Subbanna, A. K. Ganguli //Materials research bulletin – 2003. –Vol. 38. – №. 4. - Р. 617-628.
ZengJ. T. KxNa1− xNbO3 powder synthesized by molten-salt process/ J. T. Zeng, K. W.Kwok,H. L. W. Chan //Journal of the American Ceramic Society, Vol. 89. - №. 9. - P. 2828-2832.
Duran, P. Densification behaviour, microstructure development and dielectric properties of pure BaTiO3 prepared by thermal decomposition of (Ba,Ti)-citrate polyester resins/ P. Duran, D. Gutierrez, Tartaj, J, C. Moure // Ceramics international -2002. - Vol. 28. - №.3. – P. 283-292.
Wang Y. Evolution of Phase Transformation Behavior and Dielectric Temperature Stability of BaTiO3- Bi(Zn0.5Zr0.5)O3 ceramics system /Y. Wang, X. Chen, H. Zhou, L. Fang, L.Liu, H. Zhang // Journal of alloys and compounds– 2013. – Vol. 551. – Р.365-369.
Usher T. M. Electric-FieldInduced Local and Mesoscale Structural Changes in Polycrystalline Dielectrics and Ferroelectrics / T. M Usher, L. Levin, J. E Daniels, J. L Jones // Scientific reports – 2015. – Vol.1. – Р. 1-10.
Yu Z. Piezoelectric and strain properties of Ba(Ti1-xZrx)O3 ceramics / Z.Yu, C.Ang, R. Guo, A.S Bhalla // Journal of applied physics – 2002. – Vol. 92. №. 3. Р.1489-1493.
Bosman A. J. Sma
Аэрогель: получается путем сверхкритической сушки влажного геля. Газовый гель находит применение во многих областях: поглощение солнечной энергии (аэрогель кремнезема), катализатор (аэрогель Al2O3), изоляторы и изоляторы (аэрогель SiO2);
Одно- и многокомпонентные (многокомпонентные) наночастицы одинакового размера могут быть получены путем осаждения во время фазы гидролиза-конденсации;
Впроцессеметодазоль-гельчастицы подвергаются двум основным химическим реакциям: гидролизу и конденсации (при кислотном или основном катализе) [21,23].
Гидролиз и конденсация - это первые и главные процессы в золь-гель методе. Это этап, который определяет кислотность и структуру геля, а также структуру мембраны на более поздних этапах. Следовательно, реакцию гидролиза-конденсации необходимо строго контролировать, чтобы получить желаемый продукт.
Реакция гидролиза - это процесс замены алкоксильных радикалов (RO), связанных с металлом M (Si, Ti, Zr, Sn, In, Al, M