Для большинства сегнетоэлектрических материалов наличие доменной структуры оказывает существенное влияние на свойства материала. В частности, для сегнетокерамики ЦТС вблизи морфотропной фазовой границы доменный вклад в диэлектрическую проницаемость и пьезомодуль, измеренные при комнатной температуре, составляют по меньшей мере половину [1]. Диэлектрическая проницаемость и пьезомодуль представляются суммами внутренних (объемных) (varepsilon_in, d_in) и внешних, определяемых доменных смещением частей (varepsilon_ex, d_ex), [b] varepsilon&=varepsilon_ex+varepsilon_in, d&=d_ex+d_in. (1) В работе [1] проведено изучение влияния движения доменных границ на диэлектрические и пьезоэлектрические свойства керамики PZT-500. Показано, что вклад доменных процессов в свойства этого материала велик. Разделение диэлектрической проницаемости и пьезомодуля на внутренние varepsilon_in, d_in и внешние varepsilon_ex, d_ex основано на том, что движение доменных границ не вносит вклада в отклик материала на гидростатическое давление и гидростатический пьезомодуль d_h не связан с движением доменных границ. В работе [1] d_h не измерялся, а определялся из соотношения d_h=d₃₃+2d₃₁. (2) В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований влияния доменного вклада в пьезомодули керамики ЦТС-19в и твердых растворов на основе натровисмутового титаната. Пьезомодули d₃₃ и d₃₁ измерены методом резонанса [2] и квазистатическим методом пульсирующей нагрузки [3]. В отличие от [1] пьезомодуль d_h был измерен прямым методом на установке, в качестве рабочей среды которой использовался сжатый воздух. Измерения выполнены на образцах керамики ЦТС-19в и Me_x(Na_0.5Bi_0.5)_1-xTiO₃ (Me-Pb,Sr,Ca...) (МНВТ). [!b] [scale=1.2]558-1.eps Температурная зависимость пьезомодулей d₃₃, d₃₁, d_h керамики МНВТ ( a) и ЦТС-19в ( b). [!b] [scale=1.2]558-2.eps Температурная зависимость пьезомодулей d_33in, d_31in, d_33ex, d_31ex керамики МНВТ ( a) и ЦТС-19в ( b). Соединение МНВТ с добавками Me²⁺O (Pb, Sr, Ca...) при x=13 обнаруживает морфотропную границу, разделяющую ромбоэдрическую и тетрагональную фазы [4-6]. Керамика вблизи морфотропной границы обладает высокими пьезоэлектрическими параметрами. Сравнительная характеристика исследованных материалов приведена в таблице. Параметры МНВТ по ряду показателей превосходят ЦТС. Характерной особенностью керамики МНВТ является сильная анизотропия коэффициента электромеханической связи. Результаты измерений для ЦТС-19в и МНВТ представлены на рис. 1. Поведение пьезоэлектрических свойств ЦТС-19в и МНВТ существенно различно. Для кермики ЦТС-19в значения пьезомодуля d_h, измеренные прямым методом и вычисленные по формуле (2), близки во всем интервале температур. В керамике МНВТ различия между значениями d_h, измеренными разными методами, очень большие. Согласно [11], d₃₃ и d₃₁ можно разложить на внутренний и внешний. Для этого экстраполируем зависимости пьзомодулей d₃₃ и d₃₁ от температуры жидкого азота к 0 K и исходим из предположения, что при 0 K доменные границы не движутся. Тогда при 0 K пьезомодули d₃₃=d_33in, d₃₁=d_31in. С ростом температуры d_33in и d_31in изменяются как d_h. Внешние пьезомодули d_33ex, d_31ex находим из (1). Температурные зависимости d_in и d_ex представлены на рис. 2. [tb] #1.#2.#3. height#1pt depth#2pt width#3pt =0.8mm Электромеханические свойства керамики МНВТ и ЦТС-19вl|c|c|c|c|c|c 10.5.0. Керамика& T_c, ^oC&varepsilon^T₃₃ (1 kHz)& d₃₃, pC/N&d₃₁, pC/N&k₃₃, %&k₃₁, % 11.0.0. МНВТ& 210& 1200&240&-20 &80&18 ЦТС-19в&305&1700&345&-132&65&28 Разделение пьезомодулей на внутренний и внешний показывает, что в ЦТС d_33in и d_33in сравнимы с d_33ex и d_33ex. С ростом температуры все пьезомодули растут. При приближении к фазовому переходу растет внутренний пьезомодуль, а пьезомодуль, связанный с движением доменных границ, падает. В керамике МНВТ пьезомодули d_33in, d_33ex, d_31in c ростом температуры растут. Пьезомодуль d_31ex становится отрицательным, что связано с большим ростом d_h в сравнении с d₃₁. Сопоставляя данные, полученные в [1] при низких температурах, и наши экспериментальные результаты, можно предположить, что высокие пьезоэлектрические свойства керамики ЦТС вызваны движением доменных границ. Эксперименты, проведенные на кристаллах Na_0.5Bi_0.5TiO₃, показывают, что они состоят из сегнетоэластических доменов, которые легко переключаются одноосным механическим напряжением и не изменяются под действием электрического поля. Поэтому в керамике МНВТ высокая пьезоактивность, вероятно, связана не только с движением доменных границ, но и с зарядами на сегнетоэластических доменных стенках.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.