Исследование доменной структуры и фазового состава легированных бессвинцовых пьезокерамик на основе BiFeO3 и (K,Na)NbO3 : Экспериментальные исследования, обобщение результатов : Этап 2 (заключительный)

Abstract

Основной целью проекта является изучение возможности улучшения пьезоэлектрических и электромеханических свойств бессвинцовой пьезокерамики за счет оптимизации параметров сегнетоэлектрической доменной структуры и фазового состава. На первом этапе выполнен аналитический обзор научных источников по теме исследований, проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96, выбраны и обоснованы направления исследований. На основе аналитического обзора установлены требования к составу и параметрам синтеза, обеспечивающие актуальность используемых материалов для изготовления бессвинцовой пьезокерамики. Разработаны следующие методики: методика подготовки образцов пьезокерамики для сканирующей зондовой микроскопии; методика измерения и анализа параметров исходной доменной структуры и локального переключения поляризации; методика разделения фаз в керамике по результатам измерения локальных пьезоэлектрических свойств. На втором этапе проведено исследование влияния исходной доменной структуры на пьезоэлектрические и электромеханические свойства легированных бессвинцовых пьезокерамик на основе BiFeO3 и (K,Na)NbO3 с различной концентрацией легирующих примесей и исследование влияния фазового состава зерен и распределения фаз на пьезоэлектрические и электромеханические свойства пьезокерамики. Разработаны рекомендации по использованию зондов СЗМ с оптимальными значениями резонансных частот, жесткости и покрытиями рабочей поверхности для исследования доменной структуры и локального переключения поляризации. Проект выполнялся совместно с иностранным партнером – Институтом Йозефа Стефана (Jozef Stefan Institute), Любляна, Словения в соответствии с соглашением по науке и технологии от 15 октября 2015 г. Иностранным партнером получены следующие результаты: на первом этапе изготовлены образцы легированных бессвинцовых пьезокерамик: BiFeO3, с различной концентрацией Sm, и (K,Na)NbO3 с различной концентрацией Sr; на втором этапе измерены пьезоэлектрические и электромеханические свойства изготовленных образцов и разработаны рекомендации по применению полученных результатов для оптимизации состава и параметров синтеза пьезокерамических материалов для улучшения их пьезоэлектрических и электромеханических свойств.