Разработка пьезоэлектрических материалов с высокой плотностью энергии для сбора и накопления энергии механических колебаний

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы создания новых пьезоэлектрических материалов, характеризующихся высокой плотностью энергии, для устройств сбора и накопления энергии механических колебаний. Цели проекта включают обоснование и реализацию донорно-акцепторного катионного и анионного модифицирования, регулирование микроструктуры керамик, обеспечивающих создание новых высокоэффективных пьезоэлектрических материалов c высокой плотностью энергии на основе установленной взаимосвязи состава, условий получения, особенностей кристаллической структуры, микроструктуры и функциональных свойств гетерозамещенных перовскитов. Объекты исследования – материалы на основе легированного титаната-цирконата свинца Pb(Zr,Ti)O3 (ЦТС) и не содержащих свинец ниобата натрия-калия (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) и титаната висмута-натрия (Bi0.5Na0.5)TiO3 (BNT). Для решения поставленных задач в проекте предусмотрено развитие методов получения порошков и керамических оксидов, будут использованы подходы текстурирования керамики, стимулируемого введением добавок с низкими температурами плавления, катионные и анионные замещения донорными и акцепторными добавками, усиливающие «сегнетомягкость» и «сегнетожесткость» керамик, соответственно. Особое внимание будет уделено изучению влияния вакансий кислорода, возникающих при введении акцепторных примесей и вследствие потерь катионов в процессе спекания керамик, определяющих эффекты «пиннинга» доменных границ, снижение поляризации и повышение диэлектрических потерь. В задачи проекта входит изготовление на основе порошков разработанных составов различных пьезоэлементов (униморфных, бимофрных и многослойных пакетов пьезоэлементов) и исследование эффективности сбора и накопления энергии механических колебаний с использованием разработанных макетов образцов устройств.