1Кафедра физики твердого тела

Курганский государственный университет

2Кафедра физики и нанотехнологий

Современные достижения в области получения наноструктурированных сегнетоэлектриков различных форм обладающих отличными от объемных структур свойствами, позволили активно применять их в различных приборах и устройствах электроники. В частности, композиционные материалы на основе сегнетоэлектрических (СЭ) наночастиц титаната бария BaTiO₃ в полимерной матрице технологически просты в обработке и являются перспективными материалами для создания электрических конденсаторов. Они обладают высокими значениями диэлектрической проницаемости () и напряжения пробоя, а также хорошими механическими свойствами.

Целью работы является исследование диэлектрических свойств композиционных материалов на основе частиц титаната бария (средний диаметр 30-70 нм) и полипропилена. Исследовали два образца с содержанием наполнителя 35 и 70 %.

И змерения проводили с использованием измерителя иммитанса на частоте 100 кГц в ходе медленного нагрева и охлаждения образцов.

Обнаружено (рисунок), что в исследуемых композитах происходит СЭ фазовый переход, о чем свидетельствуют максимум на температурной зависимости , наблюдаемый в окрестностях температуры, соответствующей температуре СЭ фазового перехода (Т_С) в объемном BaTiO₃. Наличие термического гистерезиса  при циклическом изменении температуры вблизи Т_С свидетельствует о том, что данный переход является фазовым переходом первого рода.

В

Температурные зависимости диэлектрической проницаемости для исследуемых композитов, полученные в ходе охлаждения и нагрева образцов.

ыявлено значительное понижение Т_С и возрастание ширины термического гистерезиса  в составе с меньшим содержанием титаната бария. Снижение Т_С в СЭ наночастицах резонно связать с проявлением размерного эффекта. Вместе с тем видно, что для рассматриваемых композитов температура сегнетоэлектрического фазового перехода в частицах BaTiO₃ зависит от их концентрации. Это указывает на их сильное взаимодействие между собой, которое, по-видимому, носит характер диполь-дипольного взаимодействия.

УДК 537.228.1

Электрофизические свойства матричных нанокомпозитов на основе кислого сульфата аммония и диоксида кремния

И.И. Доценко, Е.А. Жмаченко, Л.Н. Коротков

Кафедра физики твердого тела

Свойства сегнетоэлектриков, внедренных в пористые матрицы с субмикронными и нанометровыми размерами пор могут существенно отличатся от свойств тех же веществ в объемном состоянии.

Цель данной работы заключается в изучение влияния размеров пор, заполненных кислым сульфатом аммония (NH₄HSO₄) на электрофизические свойства матричных нанокомпозитов (NH₄HSO₄) – SiO₂.

Э ксперименты проводили с применением пористых стекол со средним диаметром пор около 4, 46 и 320 нм, в которые внедряли соль NH₄HSO₄. Приготовленные стеклянные матрицы помещали в бокс с расплавом внедряемого материала и выдерживали около 4 часов. Затем образец извлекали и посредством механической обработки удаляли приповерхностный слой, после чего образец, представляющий собой плоскопараллельную пластину с размерами ≈10х5х1 мм³, зажимали между двумя плоскими алюминиевыми электродами и помещали в криостат.

Наряду с композиционными материалами для изменений использовали образец, спрессованный из порошка кислого сульфата аммония. Результаты измерений диэлектрической проницаемости () показаны на рисунке.

Для поликристаллического NH₄HSO₄ аномалии , соответствующие Т_С и Т_N, отчетливо видны. В случае композита с диаметром пор 320 нм СЭ фазовому переходу соответствует излом на зависимости (Т) около 257 К. Для материалов с меньшим диаметром пор, каких – либо особенностей диэлектрического отклика в окрестностях Т_С в условиях эксперимента не обнаружено.

C

Температурные зависимости  (в условных единицах) для поликристаллического NH₄HSO₄ и композитов, полученных внедрением кислого сульфата аммония в пористые стеклянные матрицы со средним диаметром пор 4, 46 и 320 нм.

тупенькообразные аномалии  вблизи Т_N наблюдается, как для поликристаллического образца, так и для композитов с диаметром пор 320 и 46 нм. Видно, что соответствующая им температура Т_N снижается по мере уменьшения диаметра пор. В случае кислого сульфата аммония, внедренного в матрицу со средним диаметром пор 4 нм, АСЭ фазовый переход не реализуется.

Сравнивая зависимости Т_С и Т_N от среднего диаметра пор стеклянной матрицы, видим, что скорость понижения Т_С с уменьшением размера пор заметно выше скорости снижения Т_N. Это позволяет говорить о сильном влиянии деполяризующего поля на СЭ фазовый переход в частицах NH₄HSO₄, внедренных в пористые матрицы.

УДК 537.228