Исследование химического, фазового и фракционного состава порошков электрокерамики со структурой голландита в зависимости от технологических параметров. Исследование термических свойств порошков электрокерамики со структурой голландита в инертной и воздушной атмосфере в диапазоне температура до 1200 °С. Разработка технологии изготовления порошков электрокерамики со структурой голландита с заданным фракционным и химическим составом.

В проекте решается научно-техническая задача разработки технологии изготовления нового класса импортозамещающих керамических материалов и конденсаторных структур, являющихся основой производства многослойных керамических конденсаторов и иных элементов электронной компонентной базы. Научная новизна предлагаемых в инновационном проекте решений обусловлена использованием наноматериалов нового класса на основе твердых растворов состава KxTi8-yMyO16 (M – переходные металлы), имеющих структуру голландита и электрофизические свойства, регулируемые в широком диапазоне частот и температур за счет варьирования химического состава при синтезе. Методы синтеза этих материалов были ранее разработаны совместно ООО «ЭкоПромКатализ» и СГТУ имени Гагарина Ю.А. в рамках проекта программы «Техностарт». Проект предполагает разрабоку технологии изготовления многослойных керамических элементов ЭКБ на основеголландитоподобных твердых растворов, а также масштабирование технологии синтеза до опытно-промышленного уровня. Использованы наноматериалы на основе многокомпонентных твердых растворов состава KxTi8-yMyO16, имеющих структуру голландита, отличающиеся типом и содержанием (у) переходного металла М или комбинацией нескольких различных переходных металлов, а также – содержанием калия (х). В качестве материала-прекурсора использованы продукты модифицирования слоистых частиц полититаната калия (ПТК) в водных растворах солей переходных металлов (М), имеющие химический состав близкий к составу голландитоподобных твердых растворов, контролируемому за счет условий проведения модифицирования частиц ПТК. Работы выполнялись с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования «Научно-образовательный центр по нанотехнологиям и наноматериалам СГТУ имени Гагарина Ю.А.» (ЦКП) в соответствии с Техническим заданием и календарным планом работ по Договору. Целью проекта является разработка лабораторной технологии синтеза и стабилизации голландитоподобных структур; разработка, изготовление и тестирование лабораторных образцов этих материалов; разработка технологии спекания «зеленых» многослойных керамических листов; изготовление и тестирование лабораторных образцов многослойных керамических конденсаторных структур. Данной разработкой решается проблема улучшения рабочих характеристик многослойных керамических конденсаторов за счет использования новых импортозамещающих составов керамических диэлектриков с повышенной диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями. Многослойные керамические конденсаторы на их основе должны обладать высокими и регулируемыми значениями емкости, напряжения, относительно малыми размерами, высокой надежностью и устойчивостью к внешним воздействиям и предназначены для работы в цепях постоянного и переменного (1 кГц) тока. На первом этапе реализации проекта проводились исследования химического, фазового и фракционного состава порошков электрокерамики со структурой голландита в зависимости от технологических параметров синтеза. Исследовались термические свойства порошков электрокерамики со структурой голландита полученные в инертной и воздушной атмосфере в диапазоне температура до 1200 °С. Разрабатывалась технология изготовления порошков электрокерамики со структурой голландита, обладающих заданным фракционным и химическим составом. В первом разделе отчета представлены результаты исследований, направленных на выбор методов оптимизации химического состава голландитоподобных твердых растворов для достижения заданных характеристик MLCC. С учетом полученных корректировок ранее разработанных составов голландитоподобных твердых растворов, определены системы, имеющие наиболее привлекательные диэлектрические свойства в области рабочих частот исследуемых электронных компонентов (до 1 кГц). Во втором разделе изложены результаты исследования термического поведения порошков синтезированной электрокерамики. На основании полученных результатов, дано обоснование выбора состава флюсов, исходя из химического состава и термического поведения голландитоподобных твердых растворов отобранных составов. В третьем разделе представлены результаты исследования электрофизических свойств керамических пластин, изготовленных на основе порошков электрокерамики оптимизированных составов, в интервале температур от -60 до +125 оС. Представлены и проанализированы данные по влиянию температуры среды на электрофизические свойства, удельное объемное сопротивление, электропрочность и механическую прочность пластин из электрокерамики оптимизированных составов. Разработана технологическая документация на изготовление порошков электрокерамики со структурой голландита с заданными фракционным и химическим составом, а также электрофизическими свойствами. В заключении подведены итоги и сделаны выводы по результатам проведенных исследований. Проведенные работы полностью соответствуют календарному плану и техническому заданию Договора. Все запланированные работы выполнены, а поставленные задачи – решены. На последующем (втором) этапе проведения исследований в рамках программы Техностарт-2 планируется исследование реологических свойств системы «раствор связующего – порошки электрокерамики со структурой голландита»; исследование процесса усадки листов «зеленой» керамики в процессе сушки; изготовление лабораторных образцов листов «зеленой» керамики и разработка технологии изготовления шликерных масс на основе порошков электрокерамики со структурой голландита, а также формования и просушивания листов «зеленой» керамики с целью разработки технологии изготовления многослойных керамических структур на ее основе.