|
Влияние способа получения наноразмерных прекурсоров на «химическую сборку» слоистых фаз типа титаната висмутаНестеров А.А., Панич А.А., Евстифеев Е.Н., Баранова Е.В. Изменяя условия синтеза исходных матриц, природу и концентрацию взаимодействующих с ними прекурсоров, а также условия термообработки первичных промежуточных фаз, можно целенаправленно изменять средний размер частиц синтезируемых порошков от 15-30 нм до 1500 нм, а также, в зависимости от поставленных задач, варьировать полосу их дисперсности от 150 до 1200 нм. Изготовление шихты заданного гранулометрического состава позволяет управлять процессами первичной и вторичной рекристаллизации, непосредственно, в процессе спекания прессзаготовок и, следовательно, формировать оптимальную (для определённого сочетания ЭФП) микроструктуру керамического каркаса. Разработка технологии получения любого керамического пьезоматериала, основанного на методе «химической сборки» включает: а) поиск полимерной матрицы, способной играть роль прекурсора в рассматриваемом процессе; б) определение условий её синтеза при с.у.; в) подбор форм соединений элементов, формирующих подрешётку (А), способных взаимодействовать с выбранной матрицей при с.у. с образованием промежуточной фазы заданного состава; г) исследование процесса превращения промежуточного продукта в порошок целевой фазы и выявление параметров процесса, влияющих на дисперсность данного порошка; д) определение условий спекания прессзаготовок, изготовленных из порошков с различной полосой дисперсности. В рамках данной работы в качестве прекурсоров синтеза фаз Na0,5Bi4,5Ti4O15 и Bi4Ti3O12 были использованы три различные формы гидроксидов титана (IV), осаждённые из нитратных растворов соединений Ti(VI) при н.у. с помощью 5% раствора NH3. В свою очередь эти растворы были получены растворением различных форм TiO2∙xH2O в 30% растворе HNO3. Эти формы были: (1) - осаждёны из 0,5 М раствора H2[TiCl6],; (2) – образовались в процессе гидролиза тетрабутилата Ti(VI); (3) – осаждёны из раствора, формирующегося при кислотном гидролизе титанатов натрия. Полученные матрицы вводились во взаимодействие с Bi2O3 (при синтезе Bi4Ti3O12) или с суспензией Bi2O3 в 30% растворе NaOH (при синтезе Na0,5Bi4,5Ti4O15). С помощью методов ДТА, РСА и РФА установлено, что последовательные процессы во всех системах протекают в интервале температур 280 – 600°К и на первом этапе приводят к образованию аморфного продукта реакции, при нагревании которого происходит кристаллизация целевых фаз. Показано, что химическая предыстория матрицы оказывает существенное влияние, как на условия кристаллизации и диаметр частиц порошков целевых продуктов, так и на параметры элементарных ячеек, формирующихся в системе фаз. Полученные результаты обсуждены с точки зрения возможного строения прекурсоров. Установлено, что способ получения исходных матриц оказывает влияние и на процессы вторичной рекристаллизации получаемой наноразмерной шихты, а также на ЭФП пьезокерамики, изготавливаемой на её основе (таб. 1). Таблица 1 – ЭФП пьезокерамики, изготовленной из шихты, синтезированной с использованием различных прекурсоров.
|
|