Электрофизические свойства керамических материалов на основе марганецсодержащих полититанатов калия

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Синтезированы и исследованы новые материалы, полученные в системе полититанат калия (ПТК)-MnSO₄ путём модифицирования ПТК в водных растворах сульфата марганца различной концентрации с последующей термической обработкой и отжигом при 1080°С. Определён фазовый состав полученных материалов. Исследованы их электрохимические и электрофизические свойства в интервале температур от 250 до 700°С. Максимальные объёмная и межзёренная проводимости полученных материалов наблюдаются при 250°С (9 ⋅ 10⁻⁴ и 6 ⋅ 10⁻⁴ См/см соответственно) у образцов, содержащих 25 мас.% MnO. Величина энергии активации проводимости объёма зёрен и межзёренных границ при этом составляет 0.37 и 0.45 эВ соответственно. Показано, что диэлектрическая проницаемость на частоте 1 кГц изменяется от 10³ до 5 ⋅ 10⁵ в зависимости от температуры и содержания оксида марганца.

Авторы:

Максимова Лилия Алексеевна, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, liliamacsimova@mail.ru

Третьяченко Елена Васильевна, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, elena-sstu@yandex.ru

Гороховский Александр Владиленович, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, algo54@mail.ru

Викулова Мария Александровна, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, vikulovama@yandex.ru

Байняшев Алексей Михайлович, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, ambal281191@gmail.com

Гоффман Владимир Георгиевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, vgoff@rambler.ru

Ключевые слова:

полититанат калия, модифицирование, марганец, импеданс, проводимость, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери

Литература

1. Schmid H. Some symmetry aspects of ferroics and single phase multiferroics // J. Phys. Condens. Matter. 2008. Vol. 20. P. 434201–434224. https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/43/434201

2. Khomskii D. Classifying multiferroics: Mechanisms and effects // Physics. 2009. Vol. 2. P. 20. https://doi.org/10.1103/Physics.2.20

3. Shung K. K., Cannata J. M., Zhou Q. F. Piezoelectric materials for high frequency medical imaging applications: A review // J. Electroceram. 2007. Vol. 19. P. 141–147. https://doi.org/10.1007/s10832-007-9044-3

4. Sanchez-Monjaras T., Gorokhovsky A., Escalante-Garcia J. I. Molten salt synthesis and characterization of potassium polytitanate ceramic precursors with varied TiO₂/K₂O molar ratios // Journal of the American Ceramic Society. 2008. Vol. 91, № 9. P. 3058–3065. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2008.02574.x

5. Goffman V. G., Gorokhovsky A. V., Gorshkov N. V., Fedorov F. S., Tretychenko E. V., Sevrugin A. V. Data on electrical properties of nickel modified potassium polytitanates compacted powders // Data in Brief. 2015. Vol. 4. P. 193–198. https://doi.org/10.1016/j.dib.2015.05.010

6. Гоффман В. Г., Гороховский А. В., Компан М. Е., Горшков Н. В., Слепцов В. В., Ковнев А. В., Ковынева Н. Н. Импедансная спектроскопия полититаната калия, модифицированного сульфатом кобальта (II). Область высоких температур // Электрохимическая энергетика. 2015. Т. 15, № 2. С. 64–70.

7. Gorokhovskii A. V., Goffman V. G., Gorshkov N. V., Tret’yachenko E. V., Telegina O. S., Sevryugin A. V. Electrophysical properties of ceramic articles based on potassium polytitanate nanopowder modified by iron compounds // Glass and Ceramics. 2015. Vol. 72, № 1–2. P. 54–56. https://doi.org/10.1007/s10717-015-9722-6

8. Goffman V. G., Gorokhovsky A. V., Kompan M. M., Tretyachenko E. V., Telegina O. S., Kovnev A. V., Fedorov F. S. Electrical properties of the potassium polytitanate compacts // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615. P. S526–S529. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.01.121

9. Ковнев А. В., Гоффман В. Г., Гороховский А. В., Горшков Н. В., Компан М. Е., Телегина О. С., Баранов А. М. Импедансная спектроскопия полититаната калия, модифицированного солями кобальта // Электрохимическая энергетика. 2014. Т. 14, № 3. С. 149–157.

10. Scribner Associates, Inc. URL: https://www.scribner.com (дата доступа: 12.10.2022).

11. Zidi N., Chaouchi A., Rguiti M., Lorgouilloux Y., Courtois C. Dielectric, ferroelectric, piezoelectric properties, and impedance spectroscopy of (Ba_0.85Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃ − x%(K_0.5Bi_0.5)TiO₃ lead-free ceramics // Ferroelectrics. 2019. Vol. 551, № 1. P. 152–177. https://doi.org/10.1080/00150193.2019.1658043

12. Гоффман В. Г., Михайлова А. М., Топоров Д. В., Телегина О. С. Диффузионные процессы в серебропроводящем твердом электролите в концепции модели Графова – Укше адсорбционной релаксации двойного слоя // Электрохимия. 2007. Т. 43, № 6. С. 657–664.

13. Иванов-Шиц А. К., Мурин И. В. Ионика твердого тела. СПб. : Изд-во СПбГУ, 2000. 616 с.

14. Ihlefeld J. F., Clem P. G., Doyle B. L., Kotula P. G., Fenton K. R., Apblett C. A. Fast lithium‐ion conducting thin‐film electrolytes integrated directly on flexible substrates for high‐power solid‐state batteries // Advanced Materials. 2011. Vol. 23, № 47. P. 5663–5667. https://doi.org/10.1002/adma.201102980

15. Maurya R. K., Sharma P., Patel A., Bindu R. Direct evidence of the existence of Mn³⁺ ions in MnTiO₃ // EPL (Europhysics Letters). 2017. Vol. 119, № 3. Article number 37001. https://doi.org/10.1209/0295-5075/119/37001

16. Choudhury R. N. P., Pati B., Das P. R., Dash R. R., Paul A. Development of electronic and electrical materials from indian ilmenite // Journal of Electronic Materials. 2013. Vol. 42, № 4. P. 769–782. https://doi.org/10.1007/s11664-012-2465-z

Журнал:

2022. Т. 22, № 4,

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2022-22-4-170-180

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 39)