Пятый Международный междисциплинарный молодежный симпозиум. Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития). 

Низкотемпературное спекание пьезоэлектрической керамики с аномально высокими пьезоэлектрическими модулями
В.В. Еремкин , В.Г. Смотраков , А.В. Павленко М.А. Мараховский , А.Е. Панич, С.Е. Филиппов , О.Е. Брыль
Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития)Труды Пятого Международ- ного междисциплинарного молодежного симпозиума. Вып. 5. : в 2 т. – Ростов-на- Дону : Издательство Южного федерального университета, 2016. С. 210-214
 
МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ФАЗ СИСТЕМЫ (1-x)BaTiO3–(x)CaTiO3.
Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития)Труды Пятого Международ- ного междисциплинарного молодежного симпозиума. Вып. 5. : в 2 т. – Ростов-на- Дону : Издательство Южного федерального университета, 2016.С. 242-244
 
 
Способы повышения прочностных характеристик бессвинцового сегнетоэлектрического материала ТБК-3
А.Ю. Малыхин, А.В. Скрылёв, А.Е. Панич
Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития). Труды Пятого Международ- ного междисциплинарного молодежного симпозиума. Вып. 5. : в 2 т. – Ростов-на- Дону : Издательство Южного федерального университета, 2016.С.39-42

Управление электрофизическими параметрами пьезокерамического материала системы цтс, используемого в преобразователях работающих в режиме излучения 
А.В. Нагаенко, А.А. Панич, С.Н. Свирская, А.Ю. Малыхин, А.В. Скрылёв 
Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития).  Труды Пятого Международ- ного междисциплинарного молодежного симпозиума. Вып. 5. : в 2 т. – Ростов-на- Дону : Издательство Южного федерального университета, 2016. С.77-80
 

Свойства пьезокерамического материала ПКП-12 в интервале температур от -140° до 150°С
А.В. Скрылёв, А.Е. Панич, А.Ю. Малыхин, А.В Наганко
Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (анализ современного состояния и перспективы развития). Труды Пятого Международ- ного междисциплинарного молодежного симпозиума. Вып. 5. : в 2 т. – Ростов-на- Дону : Издательство Южного федерального университета, 2016. С.172-176

URL: http://lfpm.sfedu.ru/Files/2016/LFPM-2016_Proceedings_V2.pdf
 

 
Опубликовано 11.01.2017 12:53

Токовихревая планарная интегральная индуктивность цилиндрической проводящей плёнки (обзор) 

Сапогин В.Г., Прокопенко Н.Н., Панич А.Е.
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 11 (часть 2) – С. 211-221
 
Предложен метод расчёта индуктивности сплошного немагнитного проводящего цилиндра произвольных геометрических размеров с азимутальной плотностью вихревого тока при наличии омических потерь и магнитных свойств токов Фуко. Получены радиальные распределения азимутальной компоненты вектора напряженности вихревого электрического поля, плотности токов Фуко, удельной тепловой мощности, выделяемой в локальной области проводящего цилиндра. Из энергетических соображений получена формула для динамической частотно-зависимой индуктивности сплошного цилиндра. Из неё следует, что динамическая индуктивность обращается в нуль для двух характеристических частот системы и имеет положительные и отрицательные значения. Предложен метод расчёта частотно-независимой токовихревой индуктивности тонкой проводящей цилиндрической плёнки. Исследуется наноразмерный эффект, возникающий в планарной индуктивности с перспективной технологией «проводящая плёнка внутри токового кольца». Обсуждаются свойства токовихревых индуктивностей с различными геометриями индуктора.
Ключевые слова: вихревое электрическое поле, динамическая индуктивность, положительная токовихревая индуктивность, отрицательная токовихревая индуктивность, перспективная технология «проводящая пленка внутри токового кольца» (ППВТК-технология)
 
DDY-CURRENT PLANAR INTEGRAL INDUCTANCE OF CYLINDRICAL CONDUCTING FILM (REVIEW)
Sapogin V.G., Prokopenko N.N., Panich A.E.
 
The calculation method of solid nonmagnetic conducting cylinder’s inductance of arbitrary geometric dimensions with azimuthal density of eddy current under resistance loss and magnetic properties of Foucault currents has been proposed. The radial distributions of azimuthal component of eddy-current electric field’s strength vector, densities of Foucault currents, heat power density, being emanated in local domain of conducting cylinder, have been obtained. The formula for dynamic frequency-dependent inductance of solid cylinder has been obtained from energy considerations. It is followed from this formula that dynamic inductance vanishes for two characteristic frequencies of system and has positive and negative values. The calculation method for frequency-independent eddy-current inductance of thin conducting cylindrical film has been suggested. The nano dimensional effect of planar inductance with perspective «conducting film inside current ring»-technology (CFICR-technology) is studied. The general properties of eddy-current inductances with different geometry of inductor are discussed.
Keywords: eddy-current electric field, dynamic inductance, positive eddy-current inductance, negative eddy-current inductance, perspective technology «conducting film inside current ring» (CFICR-technology)


Опубликовано 11.01.2017 12:12

Влияние режимов механоактивации на гранулометрический состав и микроструктуру промышленного материала ЦТС-19

Б.С. Половинкин, А.В. Нагаенко, Л.А. Шилкина, И.А. Вербенко, И.Н. Андрюшина, А.А. Павелко
Инженерный вестник Дона, №4 (2016)

Установлено влияние режимов механоактивации на температуру спекания, гранулометрический состав и микроструктуру керамики ЦТС-19. Установлено, что метод механоактивации позволяет увеличить однородность зёрен керамики.
Ключевые слова: сегнетоэлектрики, гранулометрический состав, зеренное строение, механоактивация, ЦТС.
 
Опубликовано 11.01.2017 12:05

Управление свойствами пьезокерамического материала системы ЦТС, используемого в гидроакустических излучателях

А.В. Нагаенко, А.Е. Панич, С.Н. Свирская, А.Ю. Малыхин, А.В. Скрылёв
Инженерный вестник Дона, №2 (2016)

Пьезокерамика на основе фаз системы (1-х)PbTiO3-xPbZrO3 является основой большинства высокоэффективных пьезокерамических материалов. Управлять характеристиками таких материалов можно в зависимости от метода и температуры их спекания в результате изменения механизма формирования ее микроструктуры. А контроль механизма формирования микроструктуры получаемой керамики позволяет управлять её сегнетожесткостью, электрофизическими и механическими параметрами в том числе и добротностью. Актуальным представляется изучение влияния на свойства материалов системы ЦТС технологических приемов на этапах изготовления пьезокерамических образцов.
Ключевые слова: пьезокерамика, пьезофаза, пьезоматериал, горячее прессование, керамическая технология.
 
Опубликовано 11.01.2017 11:23

ДВУХПАРАМЕТРОВЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ

ЯНЧИЧ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ, ПАНИЧ АНАТОЛИЙ ЕВГЕНЬВИЧ
Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. № 2 (175). С. 191-199.

С целью повышения точности и достоверности измерения параметров виброускорения проведены исследования и разработка двухпараметрового пьезоэлектрического датчика для систем виброконтроля и диагностики работающего промышленного оборудования. Датчик предназначен для одновременного измерения виброускорений поступательных и крутильных колебаний элементов и узлов контролируемого объекта. Многофункциональный механо-электрический преобразователь датчика установлен на основании его корпуса, содержит инерционный и пьезоэлектрический элементы. Работа датчика основана на возникновении в пьезоэлементе деформаций растяжения-сжатия и сдвига при воздействии поступательного и углового ускорений. Для выделения электрических сигналов, вызванных разными типами деформации, пьезоэлемент имеет два слоя с продольной и тангенциальной поляризацией. Характер распределения механических напряжений, электрических полей и зависимость основных технических характеристик датчика от размеров элементов преобразователя исследованы на математической модели методом конечных элементов. Полученные результаты использованы при разработке и оптимизации конструкции. Основные технические характеристики датчика: коэффициент преобразования поступательного ускорения 5 пКл·м-1·с2; коэффициент преобразования углового ускорения 0,135 пКл·рад-1·с2; частота продольного установочного резонанса 21 кГц; частота крутильного установочного резонанса 14 кГц; рабочий диапазон частот при измерении поступательного ускорения от 1 до 6000 Гц; рабочий диапазон частот при измерении углового ускорения от 1 до 4000 Гц; рабочий диапазон температур от минус 60 до +200 °С. Разработан также вариант со встроенным усилителем. Датчик предназначен для эксплуатации в индустриальных условиях на нефтеперерабатывающем и энерговырабатывающем оборудовании, железнодорожном транспорте, а также в других областях техники. Применение двухпараметрового датчика вместо двух однопараметровых позволяет проводить измерения поступательного и углового ускорений в единой точке контролируемого объекта.
 
TWO-PARAMETER PIEZOELECTRIC SENSOR OF PROGRESSIVE AND ANGULAR ACCELERATION
Yanchich Vladimir Vladimirovich, Panich Anatoliy Evgenievich
 
To improve the accuracy and reliability of vibroacceleration parameters measurement there was made the research and development of two-parameter piezoelectric sensor for the systems of vibration control and diagnostics of operating industrial equipment. The sensor is designed for the simultaneous measurement of vibroacceleration of progressive and torsional vibrations of the elements and components of the controlled object. Multifunctional mechanical-electrical sensor’s converter is installed on the basis of its case. It comprises inertial and piezoelectric elements. The work of the sensor is based on occur of the tension-compression strains in piezoelement and shear from the influence of translational and angular accelerations. Piezoelement has two layers of longitudinal and tangential polarization to segregate the electrical signals caused by different types of deformation. The distribution pattern of mechanical stresses, electric fields, and dependence of main technical characteristics of the sensor are researched on the mathematical model of finite element method. The results are used in the design and optimization of construction. The main technical characteristics of sensor: progressive acceleration sensitivity - 5 pC·m-1·s2; angular acceleration sensitivity - 0,135 pC·rad-1·s2; longitudinal resonance frequency - 21 kHz; torsional resonance frequency - 14 kHz; working frequency range when measuring progressive acceleration - from 1 to 6000 Hz; working frequency range when measuring angular acceleration - from 1 to 4000 Hz; workin temperature range - from minus 60 to plus 200 °С. The second option of sensor includes built-in amplifier. The sensor is designed to operate in industrial conditions at the refinery and power-generating equipment, railway transport and other technical areas. Using of one two- parameter sensor instead of two one- parameter sensors enables measurements of progressive and angular accelerations in single point of the controlled object.

URL: http://izv-tn.tti.sfedu.ru/?p=22137

Скачать PDF

Опубликовано 11.01.2017 11:09

Ferroelectric ceramics manufactured from nano-sized powders of Bi-containing layer-structured phases

A. A. Nesterov, V. Yu. Topolov & E. A. Panich
Ferroelectrics Letters Section ,Volume 43, 2016 -  Issue 1-3  Pages 1-7 | Accepted 05 May 2015, Published online: 26 May 2016
 
Methods to improve dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric ceramics with high Curie temperatures (TC > 700 K) are discussed. In the first method improving the electrophysical properties is achieved due to a change in technology of the synthesis of powders of ferroelectric phases, and a proposed technological mode enables one to keep a composition of these powders due to a decrease of temperature of the synthesis of the chemically active powders and to a decrease of temperature of sintering. In this method high-temperature ferroelectric ceramics based on the Aurivillius phases are characterised by the piezoelectric coefficient d33 ≤ 40 pС / N and dielectric permittivity ϵT33/ϵ0≤ 230. The second method is concerned with ferroelectric phases of PbTiO3 – PbZrO3 – Bi4Ti3О12 – МеТiO3 (Ме = Са, Sr, Ва), and on this basis ceramics are formed with larger piezoelectric parameters and TC > 700 K. Temperature of the synthesis of powders based on ferroelectric phases, obtained using the low-temperature method, is lower by 430 K on the average, at reducing the process time range by more than 3 times.
Keywords: Ferroelectric ceramics, piezoelectric properties, unit-cell parameters, phase composition, bismuth-containing phase

URL: http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07315171.2016.1171047
Опубликовано 11.01.2017 10:54

Understanding the peculiarities of the piezoelectric effect in macro-porous BaTiO3

James I. Roscow, Vitaly Yu. Topolov, Christopher R. Bowen, John Taylor & Anatoly E. Panich
Pages 769-776 | Received 18 Jun 2016, Accepted 04 Oct 2016, Accepted author version posted online: 07 Oct 2016, Published online: 16 Nov 2016

This work demonstrates the potential of porous BaTiO3 for piezoelectric sensor and energy-harvesting applications by manufacture of materials, detailed characterisation and application of new models. Ferroelectric macro-porous BaTiO3 ceramics for piezoelectric applications are manufactured for a range of relative densities, α = 0.30–0.95, using the burned out polymer spheres method. The piezoelectric activity and relevant parameters for specific applications are interpreted by developing two models: a model of a 3–0 composite and a ‘composite in composite’ model. The appropriate ranges of relative density for the application of these models to accurately predict piezoelectric properties are examined. The two models are extended to take into account the effect of 90° domain-wall mobility within ceramic grains on the piezoelectric coefficients. It is shown that porous ferroelectrics provide a novel route to form materials with large piezoelectric anisotropy
at 0.20 ≤ α ≤ 0.45 and achieve a high squared figure of merit. The modelling approach allows a detailed analysis of the relationships between the properties of the monolithic and porous materials for the design of porous structures with optimum properties.
Keywords: Piezoelectric, porous, microstructure, ferroelectric, modelling

URL: http://dx.doi.org/10.1080/14686996.2016.1245578
Скачать PDF

Опубликовано 11.01.2017 10:45

Сведения о ходе выполнения проекта N 14.578.21.0088 4 этап

 
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. № 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы» на этапе № 4 в период с 01.01.2016 по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы: 
1. Оптимизация лабораторной технологии изготовления керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз.
2. Разработка лабораторной технологии изготовления пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 
3. Разработка технологических инструкций по изготовлению в лабораторных условиях пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 
4. Разработка Программы и методик испытаний экспериментальных образцов пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 
5. Изготовление экспериментальных образцов пьезоэлементов, изготовленных из керамического и композиционного пьезоматериалов и проведение испытаний в соответствии с Программой и методиками.

Подробнее...

Опубликовано 21.06.2016 13:19

Ультразвуковое формообразование пьезокерамики, содержащей ультрадисперсные частицы


Пугачев С.И., Рытов Е.Ю., Малышкина О.В., Топчиёв А.А., Краснов А.А., Мараховский М.А., Нагаенко А.В.
«Морские интеллектуальные технологии» Научный журнал № 2 (28) T.1 2015  С 42-47 www.morintex.ru ISSN 2073-7173

Приведены результаты экспериментального исследования процесса ультразвукового формообразования пьезокерамических элементов из материалов системы титаната бария и цирко-нататитаната свинца. Для изготовления материала на основе титаната бария использованы ультрадисперсные частицы, полученные посредством механохимической активации прокурсоров. Материал системы цирконата-титаната свинца содержал ультрадисперсные частицы углекислого стронция, полученные методом «химической сборки». Представлена колебательная система установки для ультразвукового формообразования пьезокерамики и приведены значения технологических параметров процесса, обеспечивающие максимальную плотность заготовок. Приведены результаты физического исследования фазового состава пьезокерамических материалов. Определены электрофизические и механические характеристики пьезокерамических элементов и показано, что сочетание нового процесса формообразования пьезокерамики и наличия в ее составе ультрадисперсных частиц улучшают основные эксплуатационные характеристики пьезокерамических элементов. 
Ключевые слова: пьезокерамика, ультразвук, формообразование, ультрадисперсные частицы, фазовый состав, пьезокерамический элемент, эксплуатационные характеристики

ULTRASOUND MOLDING PIEZOELECTRIC CERAMICS CONTAINING THE ULTRAFINE PARTICLES
We experimentally investigated the process of forming an ultrasonic piezoelectric elements from materials of barium titanate and lead zirconate titanate. To produce the material on the barium titanate the ultrafine particles are used. They were obtained by means of mechanochemical activation of pro-kursor. The material of lead zirconate titanate contains the ultrafine particles of strontium carbonate ob-tained by "chemical assembly." The paper describes the plant of the vibration system for ultrasonic forming of piezoelectric ceramics and given the values of technological parameters of process to en-sure the maximum density of blanks. The results of the research of the structure and chemical compo-sition of the piezoceramic materials are presented. Are determined the electrical and mechanical char-acteristics of the piezoceramic elements. It is shown that the combination of a new forming process of the piezoceramic and the presence in its structure of the ultrafine particles to improve the basic perfor-mance parameters of the piezoceramic elements. 
Key words: piezoelectric ceramic, ultrasound, molding, ultrafine particle, phase composition, pie-zoceramic transducer, performance parameters.
 
Скачать PDF
Опубликовано 24.12.2015 15:35

Сведения о ходе выполнения проекта № 14.578.21.0088 (3 этап)

Сведения о ходе выполнения проекта по теме "Разработка инновационных, низкотемпературных, экологически чистых технологий нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз, а также технологий изготовления, на их основе, высокоэффективных керамических (композиционных) материалов и пьезоэлементов, характеризующихся оптимальным сочетанием и высокой эксплуатационной стабильностью электрофизических параметров, предназначенных для обеспечения элементной базой импортозамещающих приборов ультразвуковой диагностики нового поколения". 
 
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. № 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы» на этапе № 3 в период с 01.07.2015 по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы: 
1 Исследование влияния размеров частиц порошков пьезоэлектрических фаз легированного титаната свинца и степени их совершенства на тип и степень структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала;
2 Определение влияния степени структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала на его электрофизические параметры (ЭФП);
3 Определение влияния лиофильных и лиофобных стеклофаз боратных и висмут- содержащих систем на ЭФП керамического пьезоматериала;
4 Отработка и оптимизация составов керамического и композиционного пьезоматериалов;

Подробнее...

Опубликовано 15.12.2015 16:24

Сведения о ходе выполнения проекта № 14.578.21.0088 (2 этап)

Сведения о ходе выполнения проекта по теме "Разработка инновационных, низкотемпературных, экологически чистых технологий нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз, а также технологий изготовления, на их основе, высокоэффективных керамических (композиционных) материалов и пьезоэлементов, характеризующихся оптимальным сочетанием и высокой эксплуатационной стабильностью электрофизических параметров, предназначенных для обеспечения элементной базой импортозамещающих приборов ультразвуковой диагностики нового поколения".
 
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. № 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы» на этапе № 2 в период с 01.01.2015 по 30.06.2015 г. выполнялись следующие работы: 
1 Разработка и оптимизация лабораторных технологий изготовления  нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз на базе титаната свинца и системы ЦТС  оптимального состава и кристаллохимического строения, по результатам исследования экспериментальных  образцов ультрадисперсных порошков   сегнетоэлектрических фаз на основе легированного титаната свинца.  

Подробнее...

Опубликовано 04.08.2015 17:17

Сведения о ходе выполнения проекта № 14.578.21.0088 (1 этап)

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. № 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы» на этапе № 1 в период с 28.11.2014 по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы: 

Подробнее...

Опубликовано 12.02.2015 21:54

Highly Anisotropic 1–3–0 Composites Based on Ferroelectric Ceramics: Microgeometry – Volume-Fraction Relations

 
V. Yu. Topolov, S. E. Filippov, A. E. Panich & E. A. Panich
Ferroelectrics Volume 460, Issue 1, 2014 pages 123-137
DOI:10.1080/00150193.2014.875414
 
A 1–3-type ferroelectric ceramic / porous polymer composite is studied to show trends in increasing an anisotropy of piezoelectric coefficients d*33/d*31, electromechanical coupling factors k*33/k*31 and k* t /k* p , a ratio of coefficients of electromechanical transformation N*33/N*31, and a ratio of specific acoustic powers of a piezoelectric element. Effects of the porosity and microgeometry of the porous polymer matrix on volume-fraction behaviour of the effective parameters and anisotropy factors in the composite with 1–3–0 connectivity are first analysed in the context of the elastic anisotropy of the matrix. Five conditions are introduced to describe the large anisotropy of the piezoelectric properties and related parameters. Examples of simultaneous validity of the five conditions put forward are discussed to emphasise advantages of the 1–3–0 composite based on the Pb(Zr, Ti)O3-type ceramic over the related 1–3 composite and conventional ferroelectric ceramics. The d*33/d*31 ratio plays the key role in the formulated conditions over the wide volume-fraction range of the ceramic component and at varying the aspect ratio of the air pores and porosity in the matrix. A correlation between the elastic anisotropy of the porous matrix and minima of three anisotropy factors (k*33/k*31, k* t /k* p and N*33/N*31) is first revealed and discussed.
Keywords: Piezoelectric composite, anisotropy factors, electromechanical properties, ferroelectric ceramic, porous polymer matrix
 
Опубликовано 14.01.2015 19:47

Features of the Piezoelectric Effect in a Novel PZT-Type Ceramic/Clay Composite

S. E. Filippov, A. A. Vorontsov, V. Yu. Topolov, O. E. Brill, P. Bisegna & A. E. Panich
Ferroelectrics Letters Section Volume 41, Issue 4-6, 2014 pages 82-88
DOI:10.1080/07315171.2014.950101
 
Piezoelectric properties, their anisotropy and sound velocity are first studied in the composite based on ferroelectric ZTS-19 ceramic of the PZT type, and the second component of the composite is piezo-passive clay. The composite as a whole is characterised by a specific porosity and elements of various connectivity patterns. The important role of microgeometric factors in the formation of piezoelectric coefficients d*3j (j = 1 and 3) and their anisotropy ζd3j = d*33/d*31 is discussed in terms of connectivity patterns at the volume fraction of clay 0.01 ≤ mcl ≤ 0.35. The role of the clay component and clay-containing thin layers in the formation of the piezoelectric activity and sensitivity is interpreted within the framework of models of the two- and three-component composites based on poled ferroelectric ceramics. Results of modelling are compared to experimental data on the studied composite.
Keywords: Piezoelectric composite, piezoelectric coefficients, piezoelectric anisotropy, ferroelectric ceramic, clay
Опубликовано 14.01.2015 19:38

Низкотемпературное спекание пьезокерамики с высокой диэлектрической проницаемостью 

В. В. Еремкин, канд. физ.-мат. наук, В. Г. Смотраков, канд. хим. наук, М. А. Мараховский, А. А. Панич, д-р техн. наук, С. Е. Филиппов, Л. А. Шилкина, О. Е. Брыль
Наука и технологии. Материаловедение. – 2014. – №10. – С. 20-23
 
 
Исследовано влияние механической активации на условия синтеза и степень дисперсности порошков, режимы спекания и микроструктуру сегнетомягкой пьезокерамики с высоким значением диэлектрической проницаемости. Спекание материала может осуществляться в диапазоне от 1000 до 1250 °С, максимальные значения коэффициента электромеханической связи kp, диэлектрической проницаемости и абсолютной величины пьезоэлектрического модуля d31 достигаются при 1150 °С.
Ключевые слова: пьезоэлектрик, сегнетоэлектрик, многослойная керамика, цирконат-титанат свинца, микроструктура, высокоэнергетический помол.
Опубликовано 18.12.2014 18:14

Метод измерения матрицы импедансов излучения акустических антенных решёток

Н.М. Иванов, Е.В. Кондаков, Ю.К. Милославский
Гидроакустика. 2014. Выпуск 19 (1). С. 41–46

Предложен метод измерения полной импедансной матрицы и матрицы импедансов излучения акустической антенной решетки. Рассмотрена методика разделения эффектов взаимного влияния через элементы конструкции и рабочую среду. Приведена электрическая схема реализации метода и описан принцип ее работы.
Ключевые слова: взаимное влияние, взаимный импеданс, акустическая мощност
ь

Measuring technique of radiation impedances matrix of acoustic arrays
 Ivanov Nikolay Makarovich, Kondakov Evgenie Vladimirovich, Miloslavsky July Konstantinovich
 
Technique of measuring of full impedance matrix and radiation impedance matrix of acoustic array is offered. Technique of separation of effects of cross impact through construction elements and operating environment is considered. Electrical circuit of method implementation is resulted and principle of its operation is described.
Keywords: cross impact, mutual impedance, acoustic 


URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=21916601
Опубликовано 18.12.2014 18:01

Изменение механизма спекания порошков пьезоматериалов, как способ снижения температуры формирования плотных керамических каркасов

М.А. Мараховский, А.А. Нестеров, С.Н. Свирская, А.Е. Панич
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №2, 2013
 
В статье рассматривается проблема технологии изготовления гетероструктур пьезофаза – металл. Сложность заключаетсяв том, что в процессе удаления полимера в системе при низких температурах образуются пористые слои, образованные порошками, разделёнными слоями металла, имеющими островную макроструктуру. Один из способов решения проблемы – снижение температуры обжига гетероструктур. Предлагается снижение температуры спекания за счёт применения функционально активных стеклосодержащих фаз. Снижение температуры спекания изделий также позволяет заменить платиновые электроды на более дешёвые сплавы на основе серебра. Методом твердофазных реакций получен пьезокерамический материал обладающий низкой температурой спекания (980°С) и высокими электрофизическими параметрами. Установлено, что на свойства пьезоматериала влияет не только массовая доля стеклофаз, но и их качественный состав  
Ключевые слова: гетероструктура, стеклофаза, температура спекания, пористость, сегнетофаза

Change of the mechanism of sintering powders piezomaterials as a way of reducing the temperature of formation of dense ceramic frameworks
M.A. Marakhovskiy, A.A. Nesterov, S.N. Swirskaya, A.E. Panich

The problem of manufacturing technology heterostructures pezofaza - metal considered in the article. Complexity consists in the fact that during the removal of the polymer in the system at low temperatures are formed porous layers, formed powders separated metal layers, having island macrostructure. One way to solve the problem - reducing the firing temperature heterostructures. Proposed to decrease the sintering temperature by using of functionally active glass-phases. Reducing the sintering temperature of products also allows to replace platinum electrodes inexpensive silver-based alloys. Obtained by solid state reaction method of piezoceramic material has a low sintering temperature (980 ° C) and high electrical parameters. Found that not only the proportion of the vitreous mass, but also their qualitative influence on the properties of piezomaterials    Keywords: heterostructure glass phase, the sintering temperature, porosity, ferroelectric phase
Опубликовано 23.01.2014 18:51

Гибкие пьезокомпозиты со смешанным типом связности фаз в системе

А.А. Нестеров, А.Е. Панич, Е.А. Панич
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №1, 2013
 
Разработана лабораторная технология изготовления гибких пьезокомпозитов типа сегнетофаза – полимер имеющих значение фактора приёма dv•gv до 5000•10-15 м2/Н. Достижение указанных значений фактора приёма было достигнуто за счёт перехода от вероятностной (самопроизвольной)  к коррелированной перколяции в процессе формирования материала. Это позволило изготовить пьезокомпозиты со связностью типа 0 – 1 – 3, в которых часть пьезофазы имеет связность 0, а её другая часть – связность 1. С целью повышения эффективности поляризации пьезокомпозитов перед их изготовлением поверхность частиц пьезофазы, которые были получены в процессе частичного разрушения пористых каркасов, обрабатывались аппретом, что не только повышало адгезию полимера к пьезофазе, но и способствовало удалению воды с поверхности частиц. Последний эффект снижал величину межфазной проводимости, т.е. препятствовал падению напряжения поляризующего поля. Одновременно осуществлялось согласование проводимости полимера и пьезокерамических частиц путём определения оптимальной температуры поляризации. 
Ключевые слова: пьезокомпозиты, перколяция, связность, электрофизические свойства
 
Flexible piezocomposites with mixed connectivity phases in the system
A.A. Nesterov, A.E. Panich, E.A. Panich
 
Laboratory technology was developed to fabricate flexible piezocomposites with ferroelectric phase - polymers having signal reception factorv • gv 5000 • 10-15 m2 / N. The values of the given coefficient were achieved by switching from a probabilistic (spontaneous) percolation to a correlated one in the process of forming material. This made the production of 0-1–3 piezocomposites, in which a part of piezophase has 0 connectivity, and the other part – 1 connectivity possible. To improve the efficiency of piezocomposite polarization before their manufacturing the surface of piezophase particles, which were obtained by the partial destruction of the porous frameworks, was treated with coupling agent, which did not only improve the polymer adhesion to piezophase, but also allowed the removal of water from the particle surface. The latter effect reduced the value of interfacial conductivity, i.e. prevented the voltage drop of the polarizing field. Matching of polymer conductivity and piezoceramic particles by determining the optimal polarization temperature was carried out as well.  
Keywords: piezocomposites, percolation, connectivity, electrophysical properties
 
Опубликовано 23.01.2014 18:48

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК, В ВИДЕ НАНО – И УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ СИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ, НА МИКРОСТРУКТУРУ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ АВТОКЛАВНЫХ СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

 
Нестеров А.А., Карюков Е.В., Рысс Б.Я.
Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 5
 
На основе проведённого анализа процессов, протекающих в пресс-заготовках, состоящих из гидроксида кальция и оксида кремния (алюмосиликатов), находящихся в автоклавах при 450 К и давлении водяного пара 800 кПа, показано, что лимитирующими стадиями формирования связующего в этих системах, состоящего из гидратов силикатов кальция, являются процессы зародышеобразования и кристаллизации. Для снижения энергии их активации предложен технологический приём, заключающийся во введении в сырьевую массу предварительно синтезированных нано- и ультрадисперсных порошков состава Ca2SiO4•xH2O. Этот приём позволяет резко увеличить число центров кристаллизации связующего в единице его объёма, что способствует росту площади реакционной зоны между кристаллическими частицами Ca2SiO4•xH2O и насыщенными (по гидроксиду кальция и оксиду кремния) растворами. Указанные изменения в системе способствуют увеличению наблюдаемой скорости кристаллизации силикатов кальция и, как следствие, росту скорости растворения исходных веществ. Результатом увеличения скоростей указанных процессов является снижение времени обработки исходных заготовок в автоклавах, увеличение массовой доли связующего в образцах, снижение пористости целевых изделий и достижение ими марки по прочности более 300 и марки по морозостойкости порядка 75F.
 
Ключевые слова: эксплуатационные параметры, нано- и ультрадисперсные добавки, силикатные изделия
 
Опубликовано 23.01.2014 18:41

ВЛИЯНИЕ АНИОНДЕФИЦИТНЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПРОЦЕССЫ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ BATIO3 И ЕЁ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Криков В.В. Нестеров А.А., Остроколов Н.В., Васильев И.В.
Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 5
 
Предложены два способа формирования аниондефицитных сегнетофаз на основе BaTiO3: а) смешанный вариант, включающий твёрдофазный синтез BaTiO3 и «химическую сборку» BaFeO3-x; б) объёмная низкотемпературная «химическая сборка» фаз типа BaTi1-уFeуO3-0,5у. Показана возможность синтеза аморфной формы BaFeO3-x и фаз твёрдого раствора состава уBaTiO3•(1-у)BaFeO3-x при температурах ниже 400 К, а также их кристаллических форм в виде ультрадисперсных порошков - при температуре ниже 600 К. В рамках первого способа синтеза твёрдых растворов типа BaTi1-уFeуO3-0,5у определены условия введения аморфной фазы феррита бария в частицы кристаллического титаната бария. Установлено, что, в пределах концентраций вводимых в BaTiO3 легирующих добавок, не происходит изменения сингонии, а также значительного варьирования объёма элементарной ячейки тетрагональной сегнетофазы и её температуры Кюри. В процессе изготовления керамических образцов выявлено влияние добавки BaFeO3-x на параметры процесса спекания порошков состава BaTi1-уFeуO3-0,5у (0 ≤ у ≤ 0,05), полученных различными методами, которое заключается в снижении энергии активации этого процесса, увеличении скорости роста зёрен и скорости вторичной рекристаллизации пресс-заготовок. Обсуждено изменение электрофизических параметров изготовленной пьезокерамики по мере роста мольной доли добавки в системе.
 
Ключевые слова: электрофизические свойства., структура типа перовскита, аниондефицитные фазы, метод «химической сборки», смешанный тип синтеза


Опубликовано 23.01.2014 18:34

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ФАЗ BaTiO3 и PbTiO3 СО СТРУКТУРОЙ ТИПА ПЕРОВСКИТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ ПРЕКУРСОРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ БАРИЯ И СВИНЦА


Нестеров А.А., Коган В.А., Бородкин С.А., Криков В.В., Васильева Г.И., Васильев И.В.
Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4
 
Показана возможность синтеза, при температурах ниже 750 К, кристаллических ультрадисперсных порошков тетрагональных фаз состава BaTiO3 и PbTiO3. Эффект снижения температуры процесса (по сравнению с синтезом BaTiO3 и PbTiO3 из оксидов или карбонатов) достигается за счёт использования в качестве прекурсоров активных полимерных форм соединений титана (IV) и комплексных соединений бария и свинца. В работе, в качестве источников ионов Ba2+ и Pb2+, для синтеза фаз со структурой типа перовскита впервые применены комплексы данных элементов, в которых, в качестве лигандов, выступает 2-амино-4-имино-2-пентен. Показано, что критической стадией процесса является диспергирование прекурсоров, осуществляемое при стандартных условиях. Указанный факт, а также данные ДТА, позволяют предположить, что формирование реакционной зоны в данном случае происходит на поверхности нанодисперсных частиц TiO2, что повышает роль диспергирования как приёма, способствующего увеличению площади реакционной зоны.
 
Ключевые слова: фазы со структурой типа перовскита, комплексные соединения, низкотемпературный синтез

URL:http://www.science-education.ru/110-9604
Скачать PDF
Опубликовано 23.01.2014 18:32

Мультиферроики

В.П. Сахненко

Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Докладчик:Сахненко Владимир Павлович, д.ф-м.н, профессор, научный руководитель НИИ физики ЮФУ, заведующий кафедрой технической физики  физического факультета ЮФУ,  Ростов-на-Дону, Россия
 
Опубликовано 31.10.2013 13:43

Разработка, серийный выпуск и внедрение  аппаратуры ряда «Цензурка» для контроля параметров пьезоэлементов, пьезопреобразователей и гидро-акустических антенных решеток

Н.М. Иванов, Е.В. Кондаков, Ю.К. Милославский

Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Доклалчик: Милославский Юлий Константинович, к.т.н., нач. лаборатории, Южный федеральный университет, НКТБ «Пьезоприбор»,г. Ростов-на-Дону, Россия
 

 
Опубликовано 31.10.2013 13:38

Применение технологий формования сухих порошков для изготовления пьезоэлектрических изделий

О.Л. Хасанов

Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Докладчик: Хасанов Олег Леонидович, д.т.н. , профессор, директор Нано-Центра Национального исследовательского Томского
политехнического университета, Зав. кафедрой "Наноматериалы и нанотехнологии" ТПУ, Томск, Россия
 

URL: http://www.youtube.com/watch?v=BSMIuDZsK0U
Опубликовано 31.10.2013 13:33

Гидростатические параметры и анизотропия электромеханических свойств новых композитов на основе кристаллов релаксоров-сегнетоэлектриков

В.Ю. Тополов, К.Р. Бауэн, А.В. Криворучко, А.А. Панич
 
Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Докладчик: Тополов Виталий Юрьевич, д.ф-м.н, профессор кафедры технической физики, Физический факультет, Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия
 

URL: http://www.youtube.com/watch?v=jH_8V4G6a6M
Опубликовано 31.10.2013 13:27

Особенности формирования и диэлектрические свойства твердых растворов на основе ниобата калия-натрия

В.С. Акинфиев, Г.М. Калева, А.В. Мосунов, Е.А. Фортальнова, С.Ю. Стефанович, Е.Д. Политова

Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Докладчик: Политова Екатерина Дмитриевна, д. ф.-м.н., профессор
Зав. лаб., Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, г. Москва, Россия
Опубликовано 31.10.2013 13:22

Многочастотный гидроакустический модуль как основа построения  фазированных антенных решеток

Ю.К. Милославский, В.Н. Митько, П.П. Пивнев, С.П. Тарасов, Ю.В. Душенин, В.В. Гурский, И.И. Маркович
 
Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа
Докладчик:Пивнев Петр Петрович, к.т.н., с.н.с., доцент кафедры электрогидроакустической и медицинской техники ЮФУ, г. Таганрог, Россия.
Опубликовано 31.10.2013 13:17

Влияние характеристик частиц порошков пьезофаз системы ЦТС на электрофизические свойства изготовленной из них пьезокерамики

А.А. Нестеров, А.А. Панич,  В.К. Доля, Л.Ю. Кудлай, М.А. Мараховский
 
Доклад на Пленарном заседании международной молодежной научной конференции «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»  24 сентября 2013 г. в г.Анапа.
Докладчик: Нестеров Алексей Анатольевич, д.т.н., профессор кафедры  «Общей и неорганической химии» химического факультета ЮФУ,  Ростов-на-Дону, Россия
Опубликовано 31.10.2013 13:01

Современные системы активного охлаждения электронных компонентов на основе пьезоустройств

Е. С. Алексюнин
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №2, 2013

Описывается принцип посторения ультрозвкуового микровентилятора на основе пьзокерамического излучателя. В статье указанны основные проблемы, сущетсвующих систем охлаждения микроэлектроники и описана конструкция устроиства, которое позволяет обойти указанн
Ключевые слова: микровентилятор,пьезоустройство,пьезопомпа,воздушный поток,акустика
 
Modern systems for active cooling of electronic components based on piezoelectric devices
E. S. Aleksyunin
The article describes the method of constructing acoustic microblower based on piezoelectric device. The article shows the main problems in cooling systems for microelectronics and describes the general construction, which allows you to bypass these disad
Keywords: microblower, micro-pump, piezoelectric device, airflow, acoustic

URL:http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1624

Опубликовано 31.10.2013 12:52

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ САМОКОНТРОЛЬ  В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМ АКУСТИЧЕСКОМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ДАТЧИКЕ

А. Ю. Шаблицкий, В. К. Доля
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2012. – № 3 (23). – С. 36–45.

Описывается новый метод осуществления метрологического самоконтроля в интеллектуальном акустическом пьезоэлектрическом датчике, а также технических средств, автоматически реализующих этот метод. Представлены результаты практических исследований, которые подтверждают возможность реализации описанного метода, а также применение его для мониторинга сложных объектов. 
Ключевые слова: метрологический самоконтроль, интеллектуальный датчик, пьезоэлектрический акустический датчик, мониторинг сложных объектов.

The article describes a new method of measurement of self-control in a smart acoustic piezoelectric sensors, as well as technical means to automatically implement this method. The authors present the results of practical studies that confirm
both the feasibility of this method and its application for monitoring of complex objects. 
Key words: metrological self-control, smart sensor, piezoelectric acoustic sensor, monitoring of complex objects.

Скачать PDF
Опубликовано 05.03.2013 07:22

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЗОНАНСНОГО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ДЛЯ ЗАДАЧ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

С. Н. Галий, В. К. Доля
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2012. – № 3 (23). – С. 62–70.

Формулируются требования к резонансному высокочастотному пьезоэлектрическому элементу антенной решетки для решения задач неразрушающего контроля. Рассматриваются различные способы изготовления элементов антенной решетки. Производится математическое моделирование предложенных вариантов конструкции. На основе анализа полученных данных строятся и исследуются макеты антенных решеток. Ключевые слова: ультразвуковая антенная решетка, пьезоэлектрический элемент, неразрушающий контроль.

The authors formulate the requirements for high-frequency resonant piezoelectric element of an ultrasonic phased array to solve the problems of nondestructive testing. The article considers various ways of making the phased array elements. The researchers conduct mathematical simulation of different design variants and on the basis of obtained data analysis construct and investigate array samples.
Key world: ultrasonic phased array, piezoelectric element, nondestructive testing 

Скачать PDF
Опубликовано 05.03.2013 07:18

Способы управления процессом формирования микроструктуры пьезокерамики на основе легированных фаз титаната свинца и её электрофизическими свойствами

А.А. Нестеров, А.А. Панич, А.В. Скрылёв, А.Ю. Малыхин
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №3, 2012

В статье рассмотрены приемы позволяющие управлять степенью анизотропии керамики на основе фаз легированного PbTiO3. В качестве модельного объекта была выбрана фаза состава Pb0,76Ca0,24Ti0,94(Cd0,5W0,5)0,06O3. В представленной работе модельная фаза была получена следующими методами: методом твердофазных реакций и методом химической сборки. Для сравнения фаз полученных указанными методами использованы современные аналитические методики исследования (ДТА, ТГА, РФА, РСА, силовая и туннельная микроскопия, компьютерные программы обработки результатов исследований). Были получены пьезокерамические образцы из синтезированных фаз и измерены их электрофизические параметры. Выявлено что образцы полученные из шихты синтезированной методом химической сборки имеют значение d31 и d33 превосходящие значения образцов полученных их шихты изготовленной методом твердофазных реакций.
Ключевые слова: пьезокерамика, анизотропия, акусто - эмиссонные системы.

URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1044

Опубликовано 01.02.2013 11:49

КРИСТАЛЛОХИМИЯ И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИКИ Pb1-xCaxTiO3

Расторопов С.Б., Панич А.Е., Бородин В.З., Снежков В.И.
Журнал "Современные наукоёмкие технологии" №11, 2012 год, Химические науки  

Пьезоэлектрические керамические материалы с высокой анизотропией пьезоэффекта широко изучаются в связи сих применением в ВЧ – приборах, неразрушающем контроле, гидроакустике, медицинской диагностике. Среди многих анизотропных сегнетоэлектрических материалов на основе титаната свинца очень важных свинцово-кальциевые керамики вследствие их наилучших пьезоэлектрических и сегнетоэлектрических свойств. Замещение свинца в титанате свинца ионами кальция приводит к образованию системы непрерывных изовалентных твердых растворов катионного типа Рb1-xCaxTiO3 (РСТ). В работе рассмотрена структура РСТ на основе гибридизации Pb-O, Ti-O электронныхорбиталей. Замещение ионами кальция ионов свинца приводит к понижению эффективного заряда ионов Ti в октаэдрах TiО6, сильно подверженных поляризации и смещению из центра кристаллической ячейки. При х = 0,3–0,4 (Са2 +) растут сегнетоэлектри-ческие свойства РСТ. С помощью метода математического моделирования исследованы пьезоэлектрические свойства керамики РСТ с х = 0; 0,1; 0,23; 0,25.

Piezoelectric ceramic materials with high anisotropy of piezoelectric effect widely investigated for their applications in high frequency devices, non – destructive testing, hydroacoustics, medical diagnostics and others. Among several anisotropic lead – based titanate are important materials because of their better piezoelectric and ferroelectric properties. Substitution of Ca for Pb in PbTiO3 results in the isovalentcation solid solution in the Рb1-xCaxTiO3 system (РСТ). In this work the structure of PCT on the base of hybridization of Pb – O, Ti – O orbitals was consider. Replacemant of Ca2 + decreases of effective charge of Ti-ions in TiO6 – octahedron, strong subject to polarization and displacement from the centre of crystal lattice cell. At х = 0,3–0,4 (Са2 +) the ferroelectrical properties of PCT are grow. We were investigated (with mathematical modeling) piezoelectrical properties of cerami9c PCT with х = 0; 0,1; 0,23; 0,25.

URL: http://www.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_id=10000318
Опубликовано 01.02.2013 11:28

Исследование быстродействия методов определения параметров пьезокерамических элементов

Т.А. Бодрикова, С.Н. Ключников
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №1, 2013

Дается оценка быстродействия широко распространенных и нового методов определения параметров пьезокерамических элементов с помощью программно-аппаратного комплекса, разработанного средствами LabView.
Ключевые слова: контроль пьезокерамических элементов, методы определения параметров, LabView, серийное производство, производительность.

Research the performance of methods for determining the parameters of piezoceramic elements
Assesses the performance of common and new methods for determining the parameters of piezoelectric elements using hardware and software developed by means of LabView.
Keywords: control of piezoceramic elements, methods for determining the parameters, LabView, production, productivity.

URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1490
Опубликовано 01.02.2013 11:22

Упрощенное определение параметров пьезоматериалов на образцах элементов в форме диска

В.Л. Земляков, С.Н. Ключников 
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №3, 2012


Получены приближенные формулы для определения планарного коэффициента электромеханической связи и пьезомодуля на образцах пьезоэлементов в форме диска, в которых отсутствуют коэффициент Пуассона и наименьший корень частотного уравнения. Это упрощает процедуру измерений, поскольку не требуется измерение частоты первого обертона.
Ключевые слова: пьезоматериал, диск, планарный коэффициент электромеханической связи, пьезомодуль, коэффициент Пуассона

Simplified determination of parameters piezomaterial on samples of elements in the form of a disk
The approximate formulas for determination of planar electromechanical force factor and piezomodule in the disk-form samples without Poisson coefficient evaluation of the smallest (first) frequency equation root are derived. It simplifies procedure of measurements because measurement of frequency of the first overtone isn't required.
Keywords: piezomaterial, disk, planar electromechanical force factor, piezomodule, Poisson coefficient

URL:http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1038
Опубликовано 01.02.2013 11:15

Определение пьезомодуля материала пьезокерамического элемента

В.Л. Земляков, С.Н. Ключников 
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №2, 2012

Предложен новый метод определения пьезомодуля материала пьезокерамического элемента. Он реализуется в устройствах без элементов памяти и позволяет автоматически сразу после измерений формировать на выходе электрический сигнал, соответствующий пьезомодулю.
Ключевые слова: пьезомодуль, пьезокерамический элемент, активная составляющая проводимости, производная, автоматизированные устройства.

URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/803
Опубликовано 01.02.2013 11:10

Технологические приёмы повышения точки Кюри пьезофаз системы ЦТС

Нестеров А.А., Панич А.Е., Свирская С.Н., Панич А.А., Мараховский М.А.
Электронный журнал «Инженерный вестник Дона», №2, 2012

Исследовано влияние ряда добавок и технологических параметров на свойства пьезокерамики на основе фазы системы ЦТС. Показано, что использование метода замещения ионов Pb2+ на Bi3+, а ионов Ti4+ и Zr4+ на Fe3+ и Mn4+, а также метода «химической сборки», позволяет получать повысить температуру Кюри керамических образцов на 50 – 170°С. Обсуждены теоретические аспекты данного направления исследования.
Ключевые слова: сегнетоэлектрическая фаза, температура Кюри, керамика, прекурсоры, перовскит, метод твердофазных реакций, метод «химической сборки»

URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/802
Опубликовано 01.02.2013 11:05

Способы формирования микроструктуры пористых пьезокерамических каркасов

Нестеров А.А., Свирская С.Н., Малыхин А.Ю., Скрылёв А.В.
Инженерный вестник Дона. № 3,2012 ст. 1-5 ISSN 2073-8633

Установлено влияние способа изготовления пористых керамических каркасов на основе фаз системы цирконат – титанат свинца (ЦТС) на их микроструктуру. Показано, что при использовании метода формирования каркаса, основанного на удалении порообразователя, микроструктура целевого продукта зависит как от природы порообразователя, так и размеров частиц порообразователя и пьезофазы. Каркасы с преимущественно открытым характером пористости формируют порообразователи разлагающиеся или возгоняющиеся при повышении температуры системы. Если же порообразователь до его термической деструкции или испарения плавится, то керамический каркас будет иметь, преимущественно, закрытый характер пористости. В рамках второго из исследованных способов изготовления пористых каркасов, основанного на разложении аморфной фазы, синтезированной в рамках метода объёмной «химической сборки», получены образцы с диаметром пор от 70 – 90 нм до 450 – 500 нм и смешанным характером пористости.
Ключевые слова: керамические каркасы, пьезофазы цирконата – титаната свинца, пьезокомпозиты со связностью 3 – 3 и 3 – 0

Influence of a method of manufacture of porous ceramic frames on the basis of system
Lead zirconate titanate (PZT) on their microstructure is set. It is shown that when using a method of formation of the frame based on deleting a porophore, the microstructure of a target product depends as by nature a steam generator, and the sizes of particles of a porophore and piezo-phase. Frames with preferentially open nature of porosity create porophore systems decaying or being sublimed in case of temperature increase. If the porophore to its thermal destruction or evaporation melts, the ceramic frame will have, preferentially, closed nature of porosity. Within the second of probed methods of porous frames creation based on expansion of an amorphous phase, synthesized within a method volume «chemical construction», samples with diameter of pores from 70-90 nanometers to 450-500 nanometers and the mixed nature of porosity are received.
Keywords: ceramic frames, piezoelectric phases lead zirconate-titanate (PZT), piezoelectric composites with connection 3 - 3 and 3 – 0

URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1042
Опубликовано 01.02.2013 10:51

Проблема несогласованности наборов электромеханических констант кристаллов релаксоров-сегнетоэлектриков

Тополов В.Ю.

Для пьезотехнических применений кристаллов твердых растворов релаксоров-сегнетоэлектриков со структурой типа перовскита важно иметь достоверную информацию о полных наборах упругих, пьезо- и диэлектрических (т.е. электромеханических) констант, которые измеряются на образцах определенных размеров и формы.

Подробнее...

Опубликовано 12.01.2012 20:24

Влияние способа получения наноразмерных прекурсоров на «химическую сборку» слоистых фаз типа титаната висмута


Нестеров А.А., Панич А.А., Евстифеев Е.Н., Баранова Е.В.

Пьезокерамические материалы на основе фаз слоистых титанатов ряда s- и p-элементов (ВСПС) являются основой пьезодатчиков, широко применяющихся в современной аэрокосмической промышленности. Это объясняется тем, что они характеризуются рекордно высокой стабильностью пьезоэлектрических и диэлектрических параметров в широком интервале температур (70 – 900°К) и давлений (0,001Па – 300 мПа), благодаря тому, что точка Кюри (Тс) слоистых титанатов висмута и натрия-висмута лежит выше 900°К, что значительно превышает значения Тс фаз системы титанат-цирконат свинца. Необходимо так же отметить, что рассматриваемые фазы не содержат в своём составе катионов свинца, что делает разработку и внедрение материалов на их основе актуальными с экологической точки зрения. К недостаткам пьезокерамики данной группы необходимо отнести: относительно низкие значения её пьезоэлектрических и диэлектрических параметров (ЭФП), технологические проблемы, связанные с синтезом порошков исходных фаз и трудности формирования материала с заданной микроструктурой (размер и ориентация зёрен, размер, доля пор и их распределение в объёме образца и т.д.).

Подробнее...

Опубликовано 11.01.2012 21:30

Влияние линейных параметров частиц пьезофаз систем PbTiO3 – ABO3 (A = Pb, Ca, Sr, Ba; B =Ti, Mn, Zr, Sn) на их ристаллографическое строение фаз

 
Нестеров А.А., Панич А.Е., Карюков Е.В., Гусенко И.В.
 
Процессы формирования сегнетофаз и макроструктуры пьезокерамики, создаваемой на их основе, зависят от размеров и формы частиц исходной шихты, концентрации и типа их дефектности, т. е. от химической и термической предыстории пресспорошков. В связи с этим, без достоверной информации о влиянии способов получения на кристаллическую структуру сегнетоэлектрических фаз, трудно понять природу целого ряда явлений, связанных с изменением сегнетоэлектрического состояния зерен керамики, изготовленной из шихты, синтезированной различными методами, или полученной методами диспергирования исходных порошков.
По мере накопления экспериментальных данных по электрофизическим параметрам (ЭФП) различных типов сегнето- и пьезоматериалов, становится всё более очевидным, что проблема прогнозирования этих свойств является комплексной и связана с четырьмя различными этапами структурирования указанных объектов: на нано – мезо- микро- и макроуровне. В частности, под наноуровнем структурирования системы понимают строение элементарной ячейки пьезофаз, которое зависит от методики их синтеза и относится к факторам, предопределяющим значение спонтанной поляризации микрочастиц в заданном температурном интервале и характер всех последующих уровней структурирования.

Подробнее...

Опубликовано 11.01.2012 21:15

Влияние технологических параметров синтеза на кристаллографическое строение фаз систем BI0,5NA0,5TIO3 – PBTIO3 И BI0,5K0,5TIO3 – PBTIO


Нестеров А.А., Панич А.Е., Литвиненко А.Л., Пересунько А.Ф.

Пьезокерамика на основе фаз легированного PbTiO3 используются для изготовления приборов ультразвуковой диагностики, фильтров на поверхностных акустических волнах, гидрофонов и других устройств, благодаря её высоким пьезопараметрами. В настоящее время установлено, что анизотропия пьезомодулей (d33/d31) таких материалов связана не только с характерной для PbTiO3 анизотропией диэлектрической проницаемости (εσ11/ εσ33), но и с изменением макроструктуры керамики в процессе её поляризации. Это связано с тем, что при достижении определённой напряжённости поляризующего поля на границах зёрен керамики образуются макродефекты, ориентированные, преимущественно, параллельно направлению поляризации, что и приводит к резкому снижению значений d31 и планарного коэффициента электромеханической связи материала (Кр). В свою очередь, возможность микрорастрескивания керамического каркаса и скорость роста протяжённых макродефектов, должны предопределяться суммарной площадью межзёренных границ в образцах, их механической прочностью, степенью текстурирования керамики и т.д.. Эти характеристики материалов, преимущественно, зависят от параметров исходной шихты, так как именно они регулируют процессы первичной и вторичной рекристаллизации, протекающие при обжиге прессзаготовок.

Подробнее...

Опубликовано 11.01.2012 20:46

Регулирование процессов формирования микроструктуры пьезокерамики с помощью наноразмерных порошков стеклофаз


Нестеров А.А., Криков В.В., Васильев И. , Нагаенко А.В.

Электрофизические параметры (ЭФП) пьезокерамических материалов предопределяются степенью и видом их структурирования на нано- мезо- микро- и макроуровнях. Это связано с тем, что они зависят не только от факторов, предопределяющих значение спонтанной поляризации микрочастиц в заданном температурном интервале (строение элементарных ячеек пьезофаз, размер, дефектность, форма зёрен керамики или плёнки, размер, тип, форм и ориентация доменов в системе, тип и природа доменных стенок и т.д.), но и от архитектуры образца, предопределяющих его механические характеристики.: зёрна, поры, межзёренные границы –размер, форма, а также тип связности объектов, образующих керамический каркас и доля каждого составляющего в элементе объёма. Многообразие факторов, влияющих на ЭФП пьезокерамики, с одной стороны затрудняет создание технологий, позволяющих повысить воспроизводимость конечного продукта, но с другой открывают возможность создания материалов с задаваемой совокупностью механических, пьезоэлектрических и диэлектрических свойств. Очевидно, что все виды структурирования неразрывно связаны между собой и любые изменения в одном из них неизбежно приведут к большим или меньшим изменениям (количественного или качественного характера) – в других. Поэтому целью данной работы было исследование влияния аморфных наноразмерных порошков фаз различного состава не только на процесс формирования зёрен при спекании керамики, но и на процессы возможной деградации пьезофазы, лежащей в основе пьезоматериала, а также на элементы его архитектуры.

Подробнее...

Опубликовано 11.01.2012 20:31

Пьезокерамические метериалы с изменяющимся составом зёрен


Нестеров А.А., Панич А.А., Пахомов А.С., Брыль О.Е. 

Изучение твёрдых растворов на основе сегнето- и антисегнетофаз представляет интерес, как с научной, так и с практической точки зрения. Эти исследования дают возможность установить зависимости между составом фаз твёрдых растворов, их кристаллохимическим строением и физическими (физико-химическими) свойствами. С другой стороны, используя твёрдые растворы можно создавать материалы с различным сочетанием электрофизических параметров (ЭФП). В настоящее время для пьезотехники наибольшее значение имеют фазы состава PbTixZr1-xO3 (ЦТС), легированные ионами различных элементов, на основе которых изготавливают как излучатели и пьезотрансформаторы, так и пьезоприёмники. По мере уменьшения значения (х) в PbTixZr1-xO3 с 1 до ≈ 0,45 тетрагональное искажение (с/а) элементарных ячеек этих фаз изменяется от 1,064 до ≈ 1,02, что вызывает практически линейное снижение точки Кюри этих фаз от 490 до 235оС. Значение х = 0,465 соответствует составу морфотропной области (МО) – состоянию системы, при котором ∆G образования тетрагональной и ромбоэдрической сегнетофаз практически одинаково и они одновременно сосуществуют в одном и том же образце. В реальных условиях, за счёт различной неравновесной дефектности отдельных зёрен, размерного фактора и неравномерного распределения легирующих добавок, МО имеет некоторую ширину. C практической точки зрения наибольший интерес представляют фазы, относящиеся к МО или находящиеся вблизи неё, так как пьезоматериалы на их основе обладают рекордно высокими значениями коэффициентов электромеханической связи и пьезомодулей.

Подробнее...

Опубликовано 11.01.2012 20:26

Новая технология изготовления пьезокомпозитов типа 3:3 и 3:0 без использования порообразователя


Нестеров А.А., Пахомов А.С., Гончаренко И. А., Мараховский М.А.

Пьезопреобразователи, способные непосредственно трансформировать всестороннее переменное давление в электрический сигнал, находят применение при изготовлении приборов медицинской диагностики, гидрофонов, датчиков сейсмического контроля и вибрации, акустически управляемых устройств и т.д.. Одним из типов объёмно-чувствительных материалов являются пьезокомпозиты типа 3:3 и 3:0 на основе пьезофаз кислородно-октаэдрического типа. В подавляющем большинстве технологий этих материалов предусматривается формирование пористого каркаса заданного типа связности за счёт удаления из прессзаготовки порообразователя. К недостаткам таких технологий относится их трудоёмкость, проблемы утилизации продуктов разложения или возгонки порообразователей и не всегда достаточная воспроизводимость свойств и макроструктуры конечных изделий. С целью совершенствования способов формирования пористых каркасов и установления влияния размеров пор на электрофизические параметры пьезокомпозитов типа 3:3 и 3:0, нами разработана совокупность приёмов, позволяющих изготавливать пористые керамические каркасы с общей пористостью до 72 об.% без использования порообразователя.

Подробнее...

Опубликовано 10.01.2012 11:16