Особенности формирования сегнето- и магнитоактивных состояний в твердых растворах многокомпонентных систем на основе (Na,K)NbO3, BiFeO3, PbFe1/2Nb1/2O3 и PbFe2/3W1/3O3

Цель: установление корреляционных связей в ряду «фазообразование -кристаллическая структура-микроструктура - электрофизические свойства» в системах на основе (Na0.5K0.5)NbO3 и мультиферроиков - BiFeO3, PbFe1/2Nb1/2O3, PbFe2/3W1/3O3 с учетом их кристаллохимических особенностей и критической зависимости от того термодинамического пути, по которому происходит достижение заданных параметров состояния. Основные новые результаты: 1) экспериментально определены оптимальные условия и технологические регламенты фазо- и структурообразования высокоплотных и беспримесных керамик бинарных и многокомпонентных систем на основе (Na0.5K0.5)NbO3 и BiFeO3; 2) детально, с малым исследовательским концентрационным шагом и на разных стадиях изготовления исследованы структура и микроструктура, а также макроотклики в интервале Т = (-50÷700) ºС и частот f = 25 Гц÷1МГц ТР систем на основе (Na0.5K0.5)NbO3 и BiFeO3 на большом количестве образцов каждого состава для контроля воспроизводимости свойств; выявлено влияние термодинамической предыстории и химического состава на формирование микроструктуры, в том числе, за счет изменения характера рекристаллизационных процессов: от твердофазных к жидкофазным в керамиках на основе (Na0.5K0.5)NbO3 с участием CuNb2O6, CdNb2O6; 3) показано, что реальная кристаллическая структура соединений PbFe1/2Nb1/2O3 и PbFe2/3W1/3O3 и их ТР характеризуется высокой степенью неоднородности и включает в себя области с разным характером модуляций факторов атомного рассеяния В-катионов и их смещений. Это определяется структурными мотивами исходных оксидов Nb2O5 и WO3 и предполагает наличие областей частичного упорядочения B-катионов и протяженных дефектных структур типа плоскостей кристаллографического сдвига; 4) построена фазовая диаграмма (ФД) системы (1-х)PbFe1/2Nb1/2O3 -хPbFe2/3W1/3O3 в концентрационном интервале 0≤х≤1, с шагом ∆х=0.1. На основе рентгеноструктурных, Мессбауэровских, рентгенофотоэлектронных и диэлектрических исследований показано, что формирование структуры ТР системы (1-х)PbFe1/2Nb1/2O3 - хPbFe2/3W1/3O3 и характер проявления ее свойств обусловлены критической зависимостью от термодинамической предыстории; 5) в системе (1-х)BiFeO3 - х/2PbFe1/2Nb1/2O3 - х/2PbFe2/3W1/3O3 выявлен следующий порядок фазовых превращений с увеличением х при комнатной температуре: ромбоэдрическая (Рэ)→ псевдокубическая (Пск)→ кубическая (К) фазы; 6) описано поведение релаксационных процессов в системах (1-х)PbFe1/2Nb1/2O3 - хPbFe2/3W1/3O3 и (1-х)BiFeO3 - х/2PbFe1/2Nb1/2O3 - х/2PbFe2/3W1/3O3 вблизи комнатной температуры, обусловленное прыжковой проводимостью, связанной с переменной валентностью катионов железа. На основе проведенных исследований разработаны и изготовлены новые функциональные сегнетопьезоматериалы для различных применений в электротехнике, защищенные тремя патентами РФ на изобретения.