Синтез, структура и функциональные свойства новых цирконий (гафний)- содержащих сложнооксидных соединений со свойствами "суперионик - сегнетоэлектрик"

Поиск перспективных соединений и создание на их основе полифункциональных материалов, обладающих сосуществованием нескольких свойств в одном материале является актуальной задачей материаловедения. В связи с этим, целью и задачей данного проекта являются поиск и получение фаз с особыми свойствами (сегнетоэлектрики – СЭ, суперионики – СИП и с аномальным коэффициентом термического расширения – КТР). Кристаллохимически объяснимо сосуществование в одном материале суперионных, сегнетоэлектрических и уникального свойства - не расширяться при нагревании. Многофункциональность этих соединений с аномальными свойствами позволяет применять их в электронике (электролиты, подложки), транспортных системах (компоненты двигателей), в энергетике (электролит твёрдооксидных топливных элементов – ТОТЭ), как матрицы для иммобилизации радиоактивных отходов, в химической технологии (селективные катализаторы). Перспективными системами для синтеза фаз с особыми свойствами являются системы M2O-Ln2O3-RO2-MoO3-WO3 (M – однозарядные катионы; R=Zr,Hf), в которых образуются соединения с каркасной структурой с высокой ионной проводимостью. Особенности структуры образующихся фаз (наличие достаточного количества вакансий и больших протяжённых полостей) обеспечивают свободную миграцию носителей заряда по каналам, тем самым осуществляя ионный транспорт. Нашими предварительными исследованиями показано, что в соединении Rb5ErZr(MoO4)6 (структура типа K5InHf(MoO4)6, образующегося в системе Rb2O-Ln2O3-ZrO2-MoO3, впервые обнаружены фазовые переходы, а связанная с ними ионная проводимость - порядка 0,2-0,5•10(-2) См/см. Нами предположено, что при целенаправленном синтезе и модифицировании, новые фазы будут потенциальными твёрдыми электролитами и сегнетоэлектриками. Для выделения новых фаз в индивидуальном состоянии будут разработаны новые методы, основанные на реакциях, протекающих в твёрдой фазе, в водных растворах (золь-гель метод и гидротермальный), в растворах-расплавах. Исследования структуры новых фаз будут проведены на монокристаллах. Используя особенности структуры новых соединений и установленную взаимосвязь «состав – структура – дисперсность - функциональные свойства», будут разработаны новые фазы (с высокой электропроводностью и низким КТР - коэффициентом термического расширения в сочетании с сегнетоэлектрическими свойствами), как основа создания полифункциональных материалов.