STABILIZATION OF THE DIELECTRIC PROPERTIES OF SOLID SOLUTION CERAMICS BASED ON CALCIUM-BARIUM NIOBATE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this work, we studied the effect of a modifying additive of finely dispersed polystyrene (2 wt.%) on the dielectric and pyroelectric properties of the ceramic samples Ca 0.3 Ba 0.7 Nb 2 O 6 ( CBN 30) and solid solutions based on it with the addition (5%) of SrTiO 3 or LiTaO 3, obtained by the solid-phase synthesis method. It is shown that the presence of polystyrene during the sintering of solid solution ceramics based on CBN30 leads to the formation of nanosized pores in the samples and, as a result, leads to a significant decrease in the dielectric losses and a change in the nature of the permittivity dispersion in a wide frequency range of fabricated samples. As a result, the shape of the dispersion diagrams of the ceramics based on CBN 30 became similar to the dielectric dispersion of industrial samples of the piezoelectric ceramics of lead zirconate-titanate. The studies of the pyroelectric effect on polarized ceramic samples based on CBN 30 revealed that the samples sintered with the presence of polystyrene, in contrast to the samples sintered without polystyrene, have a uniform polarization distribution over the thickness.

About the authors

Artem S. Mitchenko

Tver State University

Tver, Russia

Olga V. Malyshkina

Tver State University

Email: olga.malyshkina@mail.RUS
Tver, Russia

Olga S. Guseva

MIREA - Russian Technological University

Moscow, Russia

Alexandra I. Ivanova

Tver State University

Tver, Russia

References

  1. Rödel, J. Transferring lead-free piezoelectric ceramics into application / J. Rödel, K.G. Webber, R. Dittmer et al. // Journal of the European Ceramic Society. - 2015. - V. 35. - I. 6. - P. 1659-1681. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.013.
  2. 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.
  3. Сравнительный анализ свойств керамик ниобата натрия и ниобата натрия - лития / О. В. Малышкина, К. В. Пацуев, А. И. Иванова, М. Али // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - № 13. - С. 278-285. - doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.278. - EDN SPQKRE.
  4. Особенности структуры керамики на основе титаната бария и титаната кальция / О. В. Малышкина, А. И. Иванова, К. С. Карелина, Р. А. Петров // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - № 12. - С. 652-661. - doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.652. - EDN BFMMDT.
  5. Wu, J. Potassium-sodium niobate lead-free piezoelectric materials: past, present, and future of phase boundaries / J. Wu, D. Xiao, J. Zhu // Chemical Reviews. - 2015. - V. 115. - I. 7. - P. 2559-2595. doi: 10.1021/cr5006809.
  6. Es'kov, A.V. Investigation of the electrocaloric effect in strontium barium niobate (SBN) ceramics with rare-earth dopants / A.V. Es'kov, A.S. Anokhin, M.T. Bui et al. // Journal of Physics: Conference Series. - 2018.- V. 1038. - Art. № 012115. - 5 p. doi: 10.1088/1742-6596/1038/1/012115.
  7. Chen, H. Induced anisotropic behavior and enhanced electrical properties on hot-pressed strontium barium niobate ceramics / H. Chen, S. Guo, C. Yao et al. // Ceramics International. - 2017. - V. 43. - I. 4. - P. 3610-3615. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.11.198.
  8. Yao, Y. Pyroelectric properties of calcium doped strontium barium niobate ceramics Sr0.65-xCaxBa0.35Nb2O6 (x = 0.05-0.425) / Y. Yao, K. Guo, D. Bi et al. // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2018.- V. 29. - I. 20. - P. 17777-17785. doi: 10.1007/s10854-018-9885-3.
  9. Lukasiewicz, T. Strontium-barium niobate single crystals, growth and ferroelectric properties. / T. Lukasiewicz, M.A. Swirkowicz, J. Dec et al. // Journal of Crystal Growth. - 2008. - V. 310. - I. 7.- P. 1464-1469. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.233.
  10. Малышкина, О.В. Пироэлектрические и диэлектрические свойства монокристаллов ниобата кальция-бария / О.В. Малышкина, В.С. Лисицын, J. Dec, T. Łukasiewicz // Физика твердого тела. - 2014.- Т. 56. - Вып. 9. - С. 1763-1766.
  11. Особенности структуры керамики на основе ниобата бария - кальция / О. С. Гусева, О. В. Малышкина, А. И. Иванова, К. Н. Бойцова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - № 13. - С. 85-95. - doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.085. - EDN YGDOMV.
  12. Малышкина, О.В. Влияние модификаторов SrTiO3, KTaO3 и LiTaO3 на диэлектрические свойства керамики Ca0.3Ba0.7Nb2O6 / О.В. Малышкина, О.С. Гусева, А.С. Митченко, И.Л. Кислова // Физика твердого тела. - 2022. - Т. 64. - Вып. 7. - C. 810-815. doi: 10.21883/FTT.2022.07.52565.313.
  13. Поплавко, Ю.М. Физика диэлектриков / Ю.М. Поплавко. - Киев: Вища школа, 1980. - 400 c.
  14. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, Б.Б. Педько и др. - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. - 272 с.
  15. Топчиёв, А.А. Влияние модификаторов на диэлектрические свойства и формирование структуры керамики на основе цирконата - титаната свинца: дис. … канд. физ.-мат. наук: 1.3.8 / Топчиёв Анатолий Андреевич. - Тверь: Тверской государственный университет, 2021. - 131 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
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).