Разработка технологий изготовления гетероструктур в виде пьезокерамики с периодически изменяющимся (по объему и произвольным ортогональным осям) составом и строением базовых сегнетофаз, а также технологических способов варьирования значений ее ЭПФ и МП (заключительный)

В соответствии с ТЗ, целью данного проекта является разработка теоретических и технологических принципов создания новых типов нано- и микрогетерогенных керамических и композиционных пьезоматериалов. Способом достижения этой цели явилось решение ряда технологических задач, которые включали:- создание комплекса низкотемпературных, экологически чистых, лабораторных технологий синтеза ультрадисперсных порошков свинецсодержащих сегнетофаз (в том числе релаксорных) с технологически регулируемым диаметром частиц от десятков нм до десятков тысяч нм;- разработка лабораторных технологий изготовления нано- и микрогетерогенных керамических и композиционных пьезоматериалов на базе нескольких сегнетофаз, различного состава и строения;- разработка технологических приёмов, позволяющих, в широких пределах, целенаправленно, изменять значения ЭФП пьезоматериалов и повысить (по сравнению с аналогами, изготавливаемыми в рамках традиционных технологий) временную стабильность этих параметров;- создание алгоритма технологических действий, позволяющих на основе пьезоэлектрических гетероструктур изготавливать керамические и композиционные материалы с различным (в том числе и с необходимым для преобразователя конкретного типа) сочетанием электрофизических параметров.Конечным результатом проведённых работ стало создание комплекса технологий изготовления гетероструктур в виде пьезокерамики с периодически изменяющимся (по объёму и произвольным ортогональным осям) составом и строением базовых сегнетофаз, а также технологических способов варьирования значений её ЭФП и МП. На примере керамических и композиционных материалов представлены алгоритмы совершенствования элементной базы электронных приборов (ультразвуковая диагностика, датчики давления, вибрации, расхода, уровня и т.д.), реализуемые за счёт создания технологий, позволяющих без изменения состава базовых сегнетофаз изготавливать на их основе материалы с различным сочетанием ЭФП. Это позволяет для каждого типа ПП подбирать пьезоматериал с оптимальной совокупностью ЭФП.В целом создан технологический комплекс, связанных между собой, экологически чистых низкотемпературных лабораторных технологий, включающих как технологии синтеза прекурсоров и УДП свинецсодержащих сегнетофаз различного состава и строения, так и технологии их химической активации и спекания изделий (керамики, активных элементов пьезокомпозитов и т.д.). В этот комплекс также входят лабораторные технологии различных (в том числе новых) типов пьезокомпозиционных материалов.Создание данного комплекса позволило синтезировать УДП сегнетофаз, и спекать керамику и керамические пьезокомпозиты, соответственно, при температурах на 500оС и на 150оС более низкой по сравнению с традиционной технологией изготовления подобных материалов, а также сократить общее времени процесса изготовления керамики минимум 1,7 раза. Необходимо отметить, что изменение отдельных параметров ТО синтеза, активации и спекания (иногда наряду с минимальным изменением состава материала) позволяет в широких пределах (целенаправленно), технологически варьировать значения ЭФП пьезокерамических материалов, например, (εТ33/εо) - в пределах от 700 до 3500, а продольного пьезомодуля d33 - в пределах 250 – 700 пКл/Н), что, в свою очередь, позволяет создавать пьезокомпозиты новых типов с технологически управляемой совокупностью ЭФП. Таким образом, в рамках проведённых исследований предложен механизм технологического управления электрофизическими свойствами изготавливаемых материалов (т.е. создание на основе нано- и микро- гетероструктур керамических и композиционных материалов с различным сочетанием электрофизических и механических параметров).Результаты работы позволили наметить новые пути в области совершенствования элементной базы значительного числа пьезоэлектрических устройств, что может служить основой для создания устройств нового поколения – именно в этом заключается научная, научно-техническая и практическая ценность полученных результатов.В рамках решения актуальных задач пьезокерамического производства, получен положительный результат, связанный с разработкой низкотемпературных экологически чистых способов синтеза УДП порошков сегнетофаз. Эти УДП обладают более высокой химической активностью, а, следовательно, на их основе, при более низкой температуре и за более короткий промежуток времени, могут быть изготовлены керамические и композиционные материалы. Выявлена совокупность приёмов, дающих возможность (в некоторых пределах) технологически изменять кристаллохимическое строение, получаемых фаз без изменения их качественного и количественного состава. Это может решить задачу изготовления пьезокерамических материалов, на основе фазы фиксированного качественного и количественного состава, с различным сочетанием электрофизических параметров.