RU2448928C2 - Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа - Google Patents
Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448928C2 RU2448928C2 RU2010121349/03A RU2010121349A RU2448928C2 RU 2448928 C2 RU2448928 C2 RU 2448928C2 RU 2010121349/03 A RU2010121349/03 A RU 2010121349/03A RU 2010121349 A RU2010121349 A RU 2010121349A RU 2448928 C2 RU2448928 C2 RU 2448928C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phases
- synthesis
- elements
- nanoclusters
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа, у которых подрешетка В представляет собой совокупность октаэдров ЭО6 (Э - катионы р- и d-элементов), соединенных между собой вершинами, а катионы подрешетки А заполняют различные по геометрии пустоты подрешетки В (например, фазы со структурой типа перовскита), и может быть использовано для изготовления функциональных пьезоэлектрических, диэлектрических и ферримагнитных и смешанных материалов, применяемых в полупроводниковой, пьезоэлектрической и радиоэлектронной технике. На первом этапе осуществляют синтез исходных нанокластеров, являющихся полимерными α-формами гидроксидов р- и d-элементов, которые осаждаются при температурах ниже 280 К из 0,1-0,3 М растворов нитратных комплексов этих элементов при рН 8±0,5 с помощью 5-10% раствора аммиака. На втором этапе к нанокластерам добавляют аммиачно-нитратный буферный раствор с насыщенными растворами нитратов различных элементов состава MeNО3, Me(NO3)2 и Me(NO3)3. Процесс синтеза фазы заданного состава проводят при температурах ниже 280 К и атмосферном давлении. Первичную и вторичную рекристаллизацию продуктов реакции осуществляют при температурах 600-700 К. Технический результат изобретения - снижение температуры синтеза фаз указанного типа в среднем на 500 К и повышение пьезопараметров материалов на основе сегнетоэлектрических фаз с различным типом структуры. 18 пр., 2 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к способу получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа, у которых подрешетка В представляет собой совокупность октаэдров ЭО6 (Э - катионы р-, и d -элементов с зарядом от +3 до +5, например Fе3+, Ti4+, Zr4+, Sn4+, Nb5+), соединенных между собой вершинами, а катионы подрешетки А заполняют различные по геометрии пустоты этой подрешетки (например, фазы со структурой типа перовскита, как показано на фиг.1, калийвольфрамовой бронзы, Bi4Ti3O12 и т.д.), и может быть использовано для изготовления функциональных пьезоэлектрических, диэлектрических и ферримагнитных и смешанных материалов, монокристаллического, композиционного, пленочного и керамического типов, которые широко применяются в современной полупроводниковой, пьезоэлектрической и радиоэлектронной технике.
Известные способы получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа можно разделить на два типа: высокотемпературные и низкотемпературные. Первый из них осуществляется в процессе взаимодействия между твердыми фазами оксидов и (или) солей кислородных кислот при температурах выше 1000 К в течение от нескольких часов до нескольких суток - метод твердофазных реакций (далее по тексту - МТФР) [4, 5, 10]. Функциональные материалы, изготовленные с использованием порошков, синтезированных МТФР, характеризуются целым рядом недостатков, основными их которых являются: а) относительно низкая воспроизводимость электро-физических параметром (далее по тексту - ЭФП); б) значительная зависимость этих параметров от температуры; в) изменение значений параметров во времени (старение). Основной причиной указанных недостатков является невозможность точного воспроизведения макро- и микроструктуры керамики данного типа, изготавливаемой в рамках традиционных высокотемпературных технологий. В частности, используемый при синтезе фаз кислородно-октаэдрического типа метод твердофазных реакций приводит к нарушению количественного состава пьезофаз за счет испарения из пресс-заготовок прекурсоров (РbО, Вi2O3, Sb2O5 и т.д.) или их термического разложения (оксиды многих р- и d-элементов). В результате этого в процессе синтеза формируются продукты реакций, имеющие высокую и неконтролируемую неравновесную дефектность как в катионной, так и в анионной подрешетках. В свою очередь, рост концентрации неравновесных дефектов в частицах порошков способствует получению керамики с пониженными значениями пьезопараметров и точек Кюри, а также повышению ее электропроводности. Последний факт не позволяет провести эффективную поляризацию изделий, что ведет к дальнейшему снижению их ЭФП. Кроме этого, технология синтеза порошков пьезофаз, основанная на МТФР, не обеспечивает их монодисперсность. Это стимулирует рост степени неконтролируемой вторичной рекристаллизации пресс-заготовок в процессе их спекания и, следовательно, к получению образцов с различным сочетанием механических характеристик.
Попыткой устранить отдельные недостатки МТФР является использование активных прекурсоров, позволяющих несколько снизить энергию активации твердофазных реакций и, следовательно, сократить время синтеза целевой фазы, а иногда и снизить температуру процесса. Наиболее перспективными достижениями в этом направлении представляются: метод термического разложения солей [6], криохимический метод [7, 8] и метод совместного осаждения [15, 17-19]. К недостаткам этих методов относятся значительные энергозатраты, многостадийность, а в ряде случаев экологические проблемы, связанные с утилизацией растворителей или побочных продуктов реакций. Кроме этого использование активных прекурсоров, решая одни проблемы МТФР (снижение температуры и времени синтеза), создают другие, связанные с высокой концентрацией неравновесной дефектности в продуктах реакций. Последний факт связан с тем, что продукт реакции в этом случае формируются в условиях высокодефектной реакционной зоны, т.е. в значительной степени сохраняет тип и высокую неравновесную концентрацию исходных фаз. При этом, как было показано в ряде работ [6, 7], влияние предыстории прекурсоров на неравновесную дефектность продуктов реакции может проявляться не только в первом, но и во втором «поколении».
В настоящее время известны следующие методы синтеза фаз кислородно-октаэдрического типа, альтернативные МТФР: оксалатный метод [10-12], основанный на осаждении из растворов малорастворимых щавелевокислых комплексов титана, циркония и других элементов, с катионами различных s- и р-элементов во внешней сфере, с последующим разложением осадков при 1000-1200 К для получения целевого продукта; гидротермальный метод синтеза, основанный на реакциях, протекающих в присутствии жидкой фазы в автоклавах при 500-700 К и давление до 300-500 атм, между прекурсорами, имеющими необходимый катионный и анионный состав (гидроксидами, оксидами, солями и т.д.) [13, 14]. Гидроксометод, который заключался во взаимодействии смеси водных нитратных растворов соединений Ме2+ и Ti(IV) с раствором NH3, в результате чего, по мнению авторов [15], осаждаются фазы типа Ме[Тi(ОН)6], которые при t≈1000°С разлагаются с образованием целевого продукта МеТiO3 (Me=Ca, Sr, Ba). Гидролитический метод [15, 16], заключающийся во взаимодействии бутилата Ti(IV) с водными растворами Ме(ОН)2 (Me=Ca, Sr, Ba) при температуре выше 400К и приводящий к образованию кристаллических кубических фаз со структурой типа перовскита (MeТiO3). К недостаткам вышеперечисленных методов относятся: высокая температура получения конечного продукта реакции (методы 1 и 2), что фактически приводит к формированию в системах фаз с высокой неравновесной дефектностью, таких же, как в МТФР. Невозможность получения фаз заданного кристаллохимического строения (методы 2 и 4), необходимость использования сложного технологического оборудования (метод 2) или дорогостоящих прекурсоров (метод 4).
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ получения титанатов типа МеТiO3, заключающийся во взаимодействии смеси водных нитратных растворов соединений Me2+ и Ti(IV) с раствором NН3 с последующим осаждением промежуточных фаз, которые при t≈1000°C разлагаются с образованием целевого продукта МеТiO3 (Me=Ca, Sr, Ва) [15].
Заявляемый в качестве изобретения способ позволяет снизить температуру синтеза фаз указанного типа в среднем на 500К и в повысить пьезопараметры материалов на основе сегнетоэлектрических фаз с различным типом структуры.
Технический результат достигается тем, что первичная целевая аморфная фаза формируется при температуре ниже 280 К в нитратно-аммиачном буферном растворе за счет взаимодействия предварительно синтезированных нанокластеров гидроксидов р- и d-элементов, имеющих сходное строение и состав с подрешеткой В целевой фазы кислородно-октаэдрического типа, с суспензией, состоящей из насыщенного раствора и порошка твердой фазы нитрата элемента, формирующего подрешетку А целевой фазы.
Отличными признаками является то, что в качестве прекурсоров (нанокластеров) в данном процессе используются полимерные α-формы гидроксидов p- и d-элементов (гидроксид железа (III), титана (IV), марганца (IV) циркония (IV), олова (IV), гафния (IV), ниобия (V) и тантала (V)) (фиг.2), осажденные при температурах ниже 280 К из 0,1-0,3М растворов их нитратных комплексов при рН 8±0,5 с помощью 5-10% раствора аммиака. Под нанокластерами понимаются отдельные частицы, из совокупности которых состоят полимерные α-формы гидроксидов p- и d-элементов. Строение, а также количественный состав нанокластеров варьируется в зависимости от параметров процесса синтеза.
Сущность изобретения поясняется рисунками фиг.1 - строение фазы со структурой типа перовскита состава МЭО3, фиг.2 - структура слоя оловой формы гидроксида, примерами 1-18 и таблицей 1 - Параметры процесса синтеза фазы PbTi0,5Zr0,5O3 и электрофизические свойства керамики, изготовленной на ее основе, а также таблицей 2 - Электрофизические параметры (ЭФП) керамических пьезоматериалов, изготовленные из порошков, синтезированных различными методами.
Пример 1. 100 мл 0,3М раствор Н2[Тi(NO3)6] при температуре 270-280 К нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму гидроксида Ti(IV), представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 9,93 г Рb(NO3)2 в 10 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный продукт реакции состава РbТiO3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 К в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического РbТiO3 9,03 г (более 99% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Пример 2. 100 мл 0,3М раствор Н2[Zr(NO3)6] при температуре 270-280 К нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму гидроксида Zr(IV), представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 9,93 г Рb(NO3)2 в 10 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный продукт реакции состава PbZrО3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330К в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического PbZrО3 10,35 г (более 99% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Пример 3. 100 мл 0,3М раствор Н2[Тi(NO)3)6] при температуре 270-280 К нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму гидроксида Ti(IV), представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 15.8 г Вi(NO3)3 в 15 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный продукт реакции состава Bi4Ti3O12 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 K в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического Bi4Ti3O12 11.69 г (более 99% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Пример 4. 50 мл 0,3М раствор Н2[Тi(NO3)6] при температуре 270-280 К смешивается с 50 мл 0,3М раствора Н2[Zr(NO3)6]. Полученный раствор, содержащий соединения титана и циркония, нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму смешанного гидроксида состава Ti0,5Zr0,5O2·xH2O, представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 9,93 г Рb(NO3)2 в 10 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный продукт реакции состава PbTi0,5Zr0,5O3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 К в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического PbTi0,5Zr0,5O3 9,70 г (более 99% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
В примерах 5-15. Синтез фазы PbTi0,5Zr0,5O3 осуществлен способом, аналогичным примеру 4, но при других параметрах синтеза.
Пример 16. 80 мл 0,3М раствор H2[Ti(NO3)6] при температуре 270-280 К смешивается с 20 мл 0,3М раствора Н2[Sn(NO3)6]. Полученный раствор, содержащий соединения титана и олова (IV), нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму смешанного гидроксида состава Ti0,8Sn0,2O2·xH2O, представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 5,75 г Рb(NO3)2 и 1,18 г Са(NО3)3 в 10 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный аморфный продукт реакции состава Рb0.76Са0.24Тi0,8Sn0,2O3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 K в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического Рb0.76Са0.24Тi0,8Sn0,2O3 8,27 г (более 98% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Пример 17. 100 мл 0,3М раствор Н2[Ti(NO3)6] при температуре 270-280 нейтрализуют 5% раствором аммиака до рН 8. Образовавшуюся оловую форму гидроксида Ti(IV), представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 3,87 г Рb(NO3)2, 2,21 г Вi(NO3)3, 0,26 г NaNO3 и 0,08 г Мn(NO3)2 в 15 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный аморфный продукт реакции состава Pb0.39Ca0.35Na0,1Bi0,14Ti0,98Mn0,02O3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 K в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического Pb0.39Ca0.35Na0,1Bi0,14Ti0,98Mn0,02O3 6,20 г (более 99% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Пример 18. 46,5 мл 0,3М раствор Н[Nb(NO3)6] смешивают с 46,5 мл 0,3М раствора Fe(NO3)3 и 7 мл 0,3М раствора Н2[Тi(NO3)6]. Полученный раствор нейтрализуют 5% раствором аммиака при температуре 270-280 К до рН 8. Образовавшуюся оловую форму смешанных гидроксидов Nb(V), Fe(III) и Ti(IV), представляющую собой совокупность нанокластеров переменного состава, отделяют от маточного раствора центрифугированием и переносят в реактор, охлажденный до 270 К. К гидроксиду добавляют суспензию, содержащую 9,93 г Рb(NO3)2 в 10 мл аммиачно-нитратного буферного раствора. Образующуюся смесь перемешивают в течение 30 минут с помощью высокоскоростной лопастной мешалки. По окончании процесса система расслаивается, что позволяет отделить твердый первичный аморфный продукт реакции состава PbTi0.07(Fe0.465Nb0.465)O3 от жидкой фазы методом фильтрования или декантации. Первичный продукт сушат при температуре ≈330 К в течение 30 минут и затем для активации процесса первичной рекристаллизации прокаливают при 600-700 К (время изотермической обработки 20-30 минут). Выход кристаллического PbTi0.07(Fe0.465Nb0.465)O3 9,68 г (более 98% от теоретически возможного). Время синтеза с учетом сушки и этапов отделения осадков от жидкой фазы 2-2,5 часа.
Порошки пьезофаз, синтезированные по предлагаемому методу, были использованы для изготовления пьезокерамики по традиционной керамической технологии (спекание пресс-заготовок при стандартном давлении, температурах 1350-1550°С в течение 2-4 часа). Условия спекания пресс-заготовок на основе фазы фиксированного качественного и количественного состава определялись экспериментально методом построения кривых плотность - режимы спекания. Плотность исследованных образцов, имевших форму дисков с диаметром 10 мм и высотой 1 мм, была не менее 92% от теоретически возможной.
Серебряные электроды на параллельные поверхности образцов нанесены методом вжигания, поляризация пьезопреобразователей осуществлялась в силиконовом масле при напряженности электрического поля от 2 до 6 кV/мм и температурах от 300 до 400 К. Условия поляризации образцов зависели от их состава, а их оптимальные значения определялись путем анализа стандартных кривых: параметры поляризации - свойства. Пьезоэлектрические и диэлектрические параметры пьезокерамики, а также ее точка Кюри определялись по ГОСТ 12379-80.
Условия проведения процесса синтеза пьезофазы, выход продукта реакции и электрофизические свойства керамики, изготовленной на ее основе, приведены в таблице 1.
Таблица 1 | ||||||||
Параметры процесса синтеза фазы PbTi0,5Zr0,5O3 и электрофизические свойства керамики, изготовленной на ее основе | ||||||||
пример | См H2[Э(NO3)6] Э=Ti и Zr | Tпроцесса K | pH осаждения гидроксидов Ti и Zr | % выхода целевой фазы | εT 33/εо | tg δ% | d33 pK/H | ТK К |
4 | 0,3 | 270 | 8 | 99,6 | 1135 | 0,4 | 183 | 628 |
5 | 0,5 | 270 | 8 | 90,1 | 955 | 3,6 | 161 | 625 |
6 | 0,8 | 270 | 8 | 84,8 | 565 | 5,1 | 143 | 648 |
7 | 0,1 | 270 | 8 | 99,7 | 1030 | 0,5 | 194 | 586 |
8 | 0,2 | 270 | 8 | 99,4 | 1145 | 0,5 | 188 | 603 |
9 | 0,3 | 270 | 5 | 47,7 | 340 | 7,2 | 84 | 564 |
10 | 0,3 | 270 | 7 | 93,9 | 810 | 1,4 | 153 | 612 |
11 | 0,3 | 270 | 9 | 92,4 | 970 | 0,8 | 166 | 630 |
12 | 0,3 | 270 | 10 | 87,4 | 530 | 2,6 | 104 | 644 |
13 | 0,3 | 280 | 8 | 98,8 | 1060 | 1,1 | 175 | 612 |
14 | 0,3 | 290 | 8 | 82,4 | 440 | 5,9 | 92 | 587 |
15 | 0,3 | 300 | 8 | 66,2 | 390 | 6,2 | 69 | 570 |
Из таблицы 1 следует, что повышение исходной концентрации нитратных комплексов титана и циркония выше 0,3М приводит к снижению выхода целевого продукта реакции и ухудшению его диэлектрических и пьезоэлектрических параметров (примеры 5 и 6), а снижение концентрации прекурсоров ведет к снижению точки Кюри керамических пьезоматериалов (примеры 7 и 8). Также установлено, что как снижение рН осаждения гидроксидов титана и циркония из растворов прекурсоров, так и повышения значений этого параметра (по сравнению с 8±0,5) приводит к уменьшению выхода целевого продукта, значительному снижению пьезопараметров и εT 33/εо керамических материалов, изготавливаемых на его основе, а также росту проводимости пьезокерамики (примеры 9-12). Показано, что наиболее критичным параметром состояния системы в процессе синтеза фаз кислородно-октаэдрического типа, осуществляемого методом «химической сборки», является температура (примеры 13-15). При ее значениях выше 280 К наблюдается быстрая деградация пьезоматериала, изготовленного из целевых фаз, по всем контролируемым характеристикам.
В таблице 2 приведены электрофизические параметры керамических пьезоматериалов на основе фаз различного состава, имеющих в качестве подрешетки В совокупность кислородно-титановых октаэдров, соединенных вершинами. Порошки этих фаз изготовлены по предлагаемому способу и использованы для изготовления пьезокерамики. ЭФП этих керамических пьезоматериалов приведены в сравнении с литературными данными, по ЭФП материалов того же состава, изготовленных по традиционной керамической технологии.
Таблица 2 | ||||
Электрофизические параметры (ЭФП) керамических пьезоматериалов, изготовленные из порошков, синтезированных различными методами | ||||
ЭФП | Фаза РbTi0,45Zr0,55O3 получена | Фаза Bi4Ti3O12 получена | ||
МТФР [3] | предлагаемым способом | МТФР [21] | предлагаемым способом | |
εT 33/εо | 460-480 | 750-780 | 80-85 | 145-155 |
d33 pK/H | 180-200 | 240-260 | ≤6 | 17-19 |
d31 pK/H | 70-80 | 95-110 | - | - |
tgδ в % | 2,4-3,7 | 0,4-1,2 | 1,8-5,4 | 0,8-1,7 |
ЭФП | Фаза Pb0.76Ca0.24Ti0,8Sn0,2O3 получена | Фаза Рb0.39Са0.35Na0,1Bi0,14Тi0,98Мn0,02Oз получена | ||
МТФР [20] | предлагаемым способом | МТФР | предлагаемым способом | |
εT 33/εo | 260-280 | 330-360 | 380-470 | 550-580 |
d33 pK/H | 42-47 | 65-73 | 56-61 | 100-110 |
d31 pK/H | 7-8 | 9-11 | 10-12 | 14-16 |
tgδ в % | 1,9-4,2 | 0,2-0,5 | 2,2-3,5 | 0,3-0,6 |
ЭФП | Фаза PbTi0.07(Fe0.465Nb0.465)O3 получена | |||
МТФР [22] | предлагаемым способом | |||
εT 33/εо | 2300-2450 | 3050-3200 | ||
d33 pK/H | 255-295 | 320-360 | ||
d31 pK/H | 120-145 | 155-170 | ||
tgδ в % | 2,6-6,3 | 1,6-2,5 |
Предложенный технический результат позволяет повысить пьезопараметры материалов на основе сегнетоэлектрических фаз с различным типом структуры, при значительно снижении температуру синтеза фаз, указанного типа в среднем на 500К.
Источники информации
1. Пьезоэлектрические элементы в приборостроении и автоматике. Джагупов Р.Г., Ерофеев А.А. - М., Машиностроение, 1986. 256 с.
2. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. - М.: «Химия», 1985. 256 с.
3. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. - М.: «Мир», 1965. 555 с.
4. Твердофазные реакции. Третьяков Ю.Д. - М.:«Химия», 1978. 360 с.
5. Введение в керамику. Кингери У.Д. - М.: Издательство по строительству, 1967. 500 с.
6. Химические методы получения современных керамических конденсаторных материалов. Лимарь Т.Ф., Борщ А.Н., Слатинская И.Г., Мудролюбова Л.П., Ненашева Е.А. М.: НИИТЭХИМ. 1998. 62 с.
7. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М. - М.: Металлургия, 1979. - 470 с.
8. Основы криохимической технологии. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.Н., Можаев А.П. М, "Высшая школа", 1987. 211 с.
9. Химия твердого тела. Кнотько А.В., Пресняков И.А., Третьяков Ю.Д. М.: Академия, 2006. - 304 с.
10. Технология керамических диэлектриков. Окадзаки К. /Пер. с яп. М.: Энергия. 1976. С.336.
11. Сравнительная оценка титаната бария, полученного разными способами. Лимарь Т.Ф., Барабанщикова P.M., Савоськина А.И., Величко Ю.Н. // Электронная техника. Сер.8. «Радиодетали». 1971. Вып.2. (23). - С.33-41.
12. Technologie und Anwendungen von Ferroelectrica. Bauer A., Buhling D., Gesemann H.-J., Helke G., Screckenbach W. // Leipzig.: Academie Ferlagssgesellschaft Geest & Portig K.-G. 1976. S.548.
13. Кинетика гидротермального синтеза метатитаната бария. Овраменко Н.А., Швец Л.И., Овчаренко Ф.Д., Корнилович Б.Ю. / Изв. АН СССР. Неорг. матер. 1979. Т.15, №11. - С.1982-1985.
14. Hydrothermal ВаТiO3 - based aqueous slurries. Venigalla S., Clancy D.J., Miller D.V., Kerchner J.A., Costantino S.A. // Amer. Cer. Soc. Bull. V.78, №10. 1999. P.51-54.
15. Исследование гидроокисей титана, циркония и совместно осажденных гидроокисей титана и свинца, циркония и свинца. Беляев И.Н., Артамонова С.М. // Журн. неорган, химии. 1966. 11. №3. - С.464-467.
16. Труды Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». Нестеров А.А., Лупейко Т.Г., Нестеров А.А./.1999. - С.254-261.
17. Влияние способа синтеза на электрофизические свойства керамики состава Pb0,76Ca0,24Ti0,94(Cd0,5W0,5)0,06O3. Нестеров А.А., Лупейко Т.Г., Нестеров А.А., Пустовая Л.Е. Неорганические материалы. - 2004. - Т.40., №12. С.1530-1534.
18. Особенности синтеза манганит лантановых перовскитов. Забелина А.Э., Прилипко Ю.С.// Сборник научных трудов "Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры". Донбас. 2007. 167 с.
19. Перспективы применения алкоксотехнологии в гетерогенном катализе. Родионова Ю.М., Слюсаренко Е.М., Лунин В.В. // Успехи химии. 1996. 65. №9. - С.865-879.
20. Доменная структура, микроструктура, электрофизические свойства сегнетокерамики на основе Bi4Ti3O12. Экнадиосянц Е.И., Проскуряков Л.М. Пьезоэлектрические материалы и пьезопреобразователи. Ростов- на Дону. 1989. Вып.8. С.19-26.
Claims (1)
- Способ получения фаз кислородно-октаэдрического типа, включающий в себя на первом этапе формирование исходной матрицы (нанокластеров), являющихся полимерными α-формами гидроксидов р- и d-элементов, представляющих собой совокупность нанокластеров переменного состава, строение и состав которых сходны со строением подрешетки В целевой фазы кислородно-октаэдрического типа, которые осаждаются при температурах ниже 280°К из 0,1-0,3 М растворов нитратных комплексов этих элементов при рН 8±0,5 с помощью 5-10%-ного раствора аммиака, на втором этапе взаимодействие этих нанокластеров в аммиачно-нитратном буферном растворе при температурах ниже 280°К, с насыщенными растворами нитратов различных элементов состава MeNO3, Me(NO3)2 и Ме(NО3)3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121349/03A RU2448928C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121349/03A RU2448928C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010121349A RU2010121349A (ru) | 2011-12-10 |
RU2448928C2 true RU2448928C2 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=45404950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121349/03A RU2448928C2 (ru) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2448928C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612174C1 (ru) * | 2015-11-25 | 2017-03-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ изготовления керамических пьезоматериалов из нано- или ультрадисперсных порошков фаз кислородно-октаэдрического типа |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5001109A (en) * | 1988-06-03 | 1991-03-19 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ceramic composition |
RU2159159C2 (ru) * | 1998-02-06 | 2000-11-20 | Институт монокристаллов НТК "Институт монокристаллов" НАН Украины | Способ получения пьезоэлектрической пленки |
EP1205440A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-15 | Toda Kogyo Corporation | Spherical tetragonal barium titanate particles and process for producing the same |
RU2224729C2 (ru) * | 1997-02-18 | 2004-02-27 | Кабот Корпорейшн | Диспергируемые, покрытые оксидом металла материалы на основе титаната бария |
RU2379259C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "ГИРЕДМЕТ" ("ОАО "Гиредмет") | Способ получения нанопорошков соединений на основе оксидов титана, свинца и циркония |
-
2010
- 2010-05-26 RU RU2010121349/03A patent/RU2448928C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5001109A (en) * | 1988-06-03 | 1991-03-19 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ceramic composition |
RU2224729C2 (ru) * | 1997-02-18 | 2004-02-27 | Кабот Корпорейшн | Диспергируемые, покрытые оксидом металла материалы на основе титаната бария |
RU2159159C2 (ru) * | 1998-02-06 | 2000-11-20 | Институт монокристаллов НТК "Институт монокристаллов" НАН Украины | Способ получения пьезоэлектрической пленки |
EP1205440A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-15 | Toda Kogyo Corporation | Spherical tetragonal barium titanate particles and process for producing the same |
RU2379259C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "ГИРЕДМЕТ" ("ОАО "Гиредмет") | Способ получения нанопорошков соединений на основе оксидов титана, свинца и циркония |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕЛЯЕВ И.В. и др. Исследование гидроокисей титана, циркония и совместно осажденных гидроокисей титана и свинца, циркония и свинца. - Журнал неорганической химии, 1966, 11, №3, с.466-467. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612174C1 (ru) * | 2015-11-25 | 2017-03-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ изготовления керамических пьезоматериалов из нано- или ультрадисперсных порошков фаз кислородно-октаэдрического типа |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010121349A (ru) | 2011-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chandler et al. | Chemical aspects of solution routes to perovskite-phase mixed-metal oxides from metal-organic precursors | |
US4677083A (en) | Method for manufacturing dielectric fine powder of Ba1-x Srx TiO3 | |
JP2001261435A (ja) | 圧電セラミックス及びその製造方法 | |
EP2417063B1 (en) | Process for the preparation of niobium compounds | |
Hosono et al. | Ferroelectric BaTaO2N crystals grown in a BaCN2 flux | |
Rai et al. | An overview on recent developments in the synthesis, characterization and properties of high dielectric constant calcium copper titanate nano-particles | |
DE69022080T2 (de) | Alpha-Olefin-Polymerisationskatalysator aus Komplexverbindungen des Perovskite-Typs und damit hergestellte zusammengesetzte Werkstoffe. | |
Khirade et al. | Perovskite structured materials: synthesis, structure, physical properties and applications | |
KR102557614B1 (ko) | 금속원소가 도핑된 티탄산바륨 수열합성방법과 이를 이용한 적층형 세라믹 커패시터용 티탄산바륨 나노막대 및 그 제조방법, 적층형 세라믹 커패시터 | |
RU2448928C2 (ru) | Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа | |
JPH04505912A (ja) | 制御された化学量論的組成及び粒子寸法をもつ高結晶性均質でドーピングされまたはされないミクロン以下の圧電性セラミック粉末の製造方法 | |
RU2515447C2 (ru) | Способ получения порошков фаз кислородно-октаэдрического типа, содержащих ионы свинца (ii) в позиции (а) | |
CN102452835A (zh) | 复合氧化物粉末的制造方法 | |
RU2487849C2 (ru) | Способ получения порошков фаз слоистых титанатов s- и p-элементов | |
Janrao et al. | Phase tuning in lanthanum doped lead zirconate titanate near morphotropic phase boundary using chemical co-precipitation route and their dielectric properties | |
JP2767584B2 (ja) | ペロブスカイト型セラミックス微粉末の製造方法 | |
JPS63218514A (ja) | ジルコニウムを含むペロブスカイトセラミツクス粉末の製造方法 | |
KR102661174B1 (ko) | 세라믹 나노입자 합성방법 | |
Kutty et al. | A method for the preparation of high purity lead titanate zirconate solid solutions by carbonate–gel composite powder precipitation | |
JPS6259529A (ja) | チタン含有易焼結性ペロブスカイトおよびその固溶体の原料粉末の製造方法 | |
DE112008002498T5 (de) | Verfahren zur Herstellung eines komplexen Metalloxidpulvers | |
Jegatheesan et al. | Low temperature synthesis of Pb (Zr0. 52Ti0. 48) O3 ceramic powders by chelating agent assisted sol-gel process | |
JP2655075B2 (ja) | ペロブスカイト構造を有する化合物と層状ケイ酸塩の複合体並びにその製造方法 | |
JPH08239268A (ja) | 圧電磁器組成物及びその粉末の製造方法 | |
JPS61232217A (ja) | 誘電体磁器製造用の低温焼結性原料粉末の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180527 |