Найти

Результаты поиска

• ПЕРСПЕКТИВЫ МЕТОДОВ ИНТЕНСИВНОГО СПЕКАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

  М.А. Мараховский , В.А. Мараховский , А. А. Панич

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Исследована возможность вариации свойств пьезоэлектрических керамик разного
  типа назначения. Цель исследования заключалась в вариации свойств путём изменения
  технологических факторов при изготовлении пьезокерамики без модифицирования их хи-
  мического состава. На важнейшем технологическом этапе – спекании – задаются плот-
  ность, твёрдость и прочность пьезокерамики, непосредственно влияющие на её электро-
  физические параметры, т.к. пьезоэффект – это электромеханическое преобразование.
  Особенный интерес представляют методы спекания объединяющие процесс консолидации
  частиц с нагревом – горячее прессование и искровое плазменное спекание. Такие методы, за
  счёт создаваемого одноосного давления, интенсифицируют диффузионные процессы мас-
  сопереноса при спекании, способствуя получению пьезокерамики повышенной плотности
  при одновременном понижении температур спекания. Однако, в отличие от горячего прес-
  сования, при искровом плазменном спекании между частицами порошка возникают искро-
  вые разряды, что в сочетании со сверхбыстрым нагревом (до 1000 ºС/мин), формирует
  мелкозернистую монофазную структуру керамики. Такая микроструктура способствует
  повышению механических и электрофизических параметров получаемой керамики. Задача
  исследования состояла в апробации предлагаемых методов спекания на пьезоэлектриче-
  ских материалах различных составов с целью управления их свойствами. В качестве объ-
  ектов исследования использовались пьезокерамические материалы на основе системы цир-
  конат-титаната-свинца и их модификации, в том числе многокомпонентные, имеющие
  высокий прикладной потенциал, а также бессвинцовый сегнетоэлектричский материал
  Ba0.55Sr0.45TiO3 (BST). Методом растровой электронной микроскопии установлены зависи-
  мости формируемой керамической структуры от метода спекания и от температуры
  процесса. Установлены закономерности «метод спекания – микроструктура – свойства».
  В результате исследования подтверждена эффективность методов горячего прессования
  и искрового плазменного спекания в целях вариации свойств пьезокерамики различного ти-
  па назначения, что в совокупности с понижением температур спекания, а также сокра-
  щением длительности процесса (в 36 раз!) актуально с точки зрения энергосбережения.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕСНЫХ ФАЗ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ НА СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ СИСТЕМЫ ЦТС

  М.А. Мараховский , Л.А. Дыкина , В. В. Филь , А.А. Панич

  2024-10-08

  Аннотация ▼

  В процессе серийного изготовления сегнетоэлектрических материалов в исходном сырье пе-
  риодически наблюдаются примеси различного типа и концентрации. Целью исследования было
  определение влияния примесных фаз присутствующих в исходном сырье на диэлектрические и
  электрофизические свойства сегнетоэлектрической керамики. В работе методом спектрального
  анализа исследованы базовые сырьевые компоненты входящие в систему цирконата - титаната
  свинца на наличие примесных составляющих. В результаты была выявлена группа примесных фаз
  (Sb, Na, Bi, K, Fe) различной концентрации. Модельным объектом исследования был выбран про-
  мышленно выпускаемый сегнетоэлектрический материал со структурой перовскита и химической
  формулой Pb0,95Sr0,05(Zr0,53Ti0,47)O3 + 1% Nb2O5. Задача исследования состояла в дозированном
  введении примесных легирующих добавок в состав исходного сегнетоэлектрического материала с
  целью возможного изменения конечных свойств. В ходе исследования установлена актуальность
  дозированного введения примесей K и Na в концентрации 1–2 % в систему ЦТС с целью снижения
  значений относительной диэлектрической проницаемости на 40–45 %. Методом растровой элек-
  тронной микроскопии установлены зависимости формируемой керамической структуры от вве-
  дённых примесных легирующих фаз. Установлены закономерности «тип примесной добавки –
  микроструктура – свойства». В результате исследования подтверждена эффективность дозиро-
  ванного введения примесных легирующих добавок K и Na в целях модификации свойств сегнето-
  электрической керамики системы ЦТС. Такое примесное легирование приводит к повышению значений
  удельной чувствительности по напряжению (g33) до 34–37 мВ·м/Н. Сегнетоэлектрические материалы
  такого формата представляют высокий практический интерес для создания акустических пре-
  образователей работающих в режиме приёма.

• ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ФОКУСИРУЮЩИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

  А. Ю. Малыхин , А.В. Скрылёв , А. А. Панич

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Настоящее исследование выполнено на стыке двух направлений: инженерно-
  технологического и биомедицинского, в результате которого разработан терапевтиче-
  ский фокусирующий ультразвуковой преобразователь, предназначенный для выявления и
  неинвазивного лечения новообразований. Принцип действия заключается в излучении ульт-
  развуковых колебаний высокой интенсивности в пятно фокуса (High Intensity Focused Ultrasound
  – HIFU). Это позволяет точечно воздействовать на выбранные области и прово-
  дить абляцию воспалённых, либо чужеродных тканей без открытого хирургического вме-
  шательства. На основе характеристик пьезокерамических материалов, выпускаемых в
  Н ТБ «Пьезоприбор» выполнено математическое моделирование HIFU-преобразователя.
  Основу составляет пьезокерамический элемент, выполненный в форме тонкостенного
  сегмента сферы с центральным отверстием, изготовленный из пьезоматериала П П-35.
  Центральное отверстие диаметром 41,4 мм предназначено для датчика визуализации,
  выполняющего роль «наводчика» сфокусированного ультразвукового пучка. Принцип рабо-
  ты преобразователя заключается в следующем: фокусное пятно с максимальным акусти-
  ческим давлением находится в области, захватываемой УЗИ-совместимым датчиком.
  Изображение передаётся на монитор, после чего принимается решение на какие области и
  с какой интенсивностью воздействовать ультразвуковым преобразователем. Изучены
  амплитудно-частотные характеристики преобразователя. Получены зависимости актив-
  ной проводимости от частоты в свободном и нагруженном на воду состояниях. Измереныуровни акустического давления в пятне фокуса. Построены диаграммы распределения ин-
  тенсивности излучения в плоскости и в трехмерном пространстве, проведены работы по
  воздействию ультразвукового преобразователя на различные органические материалы и
  ткани: органическое стекло толщиной 10мм, мышечная ткань курицы. Получены зависи-
  мости силы воздействия от подводимой к преобразователю мощности, а также частоты
  задающего сигнала. Экспериментально показана возможность использования преобразо-
  вателя в составе комплекса HIFU-терапии. Сформулированы выводы о перспективах ис-
  пользования одноэлементных фокусирующих ультразвуковых преобразователей и много-
  элементных с распределённым пятном фокуса.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА СВИНЦА С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ТИТАНА

  Л. А. Дыкина , A.A. Панич , А. В. Скрылев, Ю. А. Проскорякова

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Данная статья посвящена твердым растворам на основе ЦТС как основы активных
  элементов для разовых импульсных источников энергии. В статье оценена генерирующая
  способность пьезокерамического материала на основе цирконата-титаната свинца с низ-
  ким содержанием титана (Zr/Ti 0,94/0,06 + 1 % Nb2O5) при его ударном нагружении.
  В таких материалах фазовый переход, индуцированный давлением (одноосным, импульс-
  ным гидростатическим или ударной волной), происходит из полярной сегнетоэлектриче-
  ской фазы в неполярную антисегнетоэлектрическую. Высвобождаемая энергия в этом
  случае на порядок выше, чем при пьезоэффекте. Мерой накопления электрического заряда
  является значение остаточной поляризации, пропорциональное электрической энергии,
  высвобождаемой при фазовом переходе. В ходе работы получены основные электрофизи-
  ческие параметры исследуемого материала: относительная диэлектрическая проницае-
  мость, тангенс угла диэлектрических потерь в слабых полях, пьезомодуль . Получен ряд
  численных значений остаточной поляризации исследуемого материала несколькими мето-
  дами: термической деполяризаций и ударным нагружением; рассчитана плотность накоп-
  ленной энергии как отношение остаточной поляризации к двум абсолютным диэлектриче-
  ским проницаемостям. Проведены оценка генерирующей способности исследуемого мате-
  риала и сравнительный анализ с промышленно выпускаемым пьезокерамическим материа-
  лом ЦТС-19. Установлено, что плотность накопленной энергии у исследуемого материала
  на два порядка выше, чем у ЦТС-19. Также стоит отметить, что индуцированный давле-
  нием фазовый переход из сегнетоэлектрической в антисегнетоэлектрическую фазу для
  материалов с низким содержанием титана происходит при значительно меньших давле-
  ниях, чем в материалах, находящихся вблизи морфотропной границы. Такое поведение обу-
  словлено тем, что энергии состояний сегнетоэлектрической и антисегнетоэлектрической
  фаз отличаются незначительно, поэтому достаточно относительно небольшого внешнего
  воздействия (давления или электрического поля), чтобы нарушить существующую ста-
  бильность и перевести пьезокерамику из одного фазового состояния в другое. Этот факт
  оказывает положительное влияние на генерирующую способность элементов, изготовлен-
  ных из исследуемого материала, так как при воздействии высокого давления происходит
  сильное снижение электрического сопротивления пьезокерамики, и значительная часть
  электрической энергии может рассеиваться в самом пьезоэлементе.