Frontpage Slideshow | Copyright © 2006-2011 JoomlaWorks Ltd.

Сведения о ходе выполнения проекта N 14.578.21.0088 5 этап

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. N 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы" на этапе N 5 в период с 01.07.2016 по 30.12.2016 г. выполнялись следующие работы:
 
1 Оптимизация лабораторных технологий изготовления:
 - нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз,
-  композиционного пьезоматериала с учетом результатов исследования экспериментальных образцов пьезокомпозитов типа 3-3, 3-0 и 3-0-3, полученных при  формования аморфных фаз;
-пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов.
2 Выявление зависимостей состав-строение-свойства  керамического и композиционного пьезоматериалов.
3 Теоретическое обоснование полученных зависимостей и установление алгоритмов, связывающих состав- строение- свойства пьезоматериалов.
4 Корректировка технологических инструкций по результатам оптимизации технологий.
5 Разработка проекта ТЗ на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии изготовления двух типов пьезоматериалов и пьезоэлементов на их основе»
6 Изготовление путем формования экспериментальных образцов пьезоэлементов из композиционного материала  типа 3-3, 3-0 и 3-0-3.
7 Изготовление оснастки для формования пьезоэлементов из композиционного материала  типа 3-3, 3-0 и 3-0-3. 
В процессе выполнения проекта разработана совокупность последовательных технологий направленных на создание пьезоматериалов и пьезоэлементов с технологически управляемой совокупностью электрофизических свойств, которая включает:
- низкотемпературные, экологически чистые технологии изготовления нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз (легированного титаната свинца и ЦТС), являющихся исходными компонентами при  изготовления керамических и композиционных пьезоматериалов;
-   технологии изготовления (из  нано – и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз) керамических  и композиционных  пьезоматериалов  с варьируемым строением нано-, мезо- и микроуровней, а, следовательно  с технологически управляемой совокупностью электрофизических параметров;
- технологии изготовления  пьезоэлементов из керамических  и композиционных  пьезоматериалов предназначенных для изготовления приборов ультразвуковой диагностики нового поколения с задаваемой (в физически возможных пределах) совокупностью эксплуатационных и электрофизических характеристик.
Установлено, что технологически осуществляемое варьирование  строения микроуровня и мезоуровня керамических и композиционных материалов обеспечивает изменение их механических параметров и доменной структуры.  Это открывает  возможность  изготовления  пьезоматериалов с оптимальной, для конкретной области применения,,  совокупностью электрофизических параметров.
Указанные технологии позволяют изготавливать:
-  нано- и ультрадисперсные порошки сегнетофаз со структурой типа перовскита с диаметром  частиц, нм от 50 до 250 за 1 – 3 часа при температуре не выше 600оС;
- керамические и композиционные материалы при  температуре 970 - 1050оС, плотность и диаметр зёрен которых могут  быть технологически целенаправленно изменены (от 3,5 до 7,5 г/см3) и от 500 нм до 5000 нм), соответственно.  Это позволяет изменять значения объёмного пьезомодуля образцов в пределах от (80 до 250)۰10-12, Кл/Н,  и достигать  соотношении продольного и поперечного пьезомодуля > 10;
- пьезоэлементы из разработанных керамических и композиционных пьезоматериалов с  техническими характеристиками, которые могут быть, целенаправленно, технологически изменены в следующих пределах: а)  относительная диэлектрическая проницаемость - от 100 до 1500; б)  объёмный пьезомодуль -  от (80 до 250)۰10-12,Кл/Н; в)  объёмная пьезочувствительность (gV), от 50 до 120۰10-3В•м/Н; г) фактор  приёма (dV• gV) от (0,5 до 28) •10-12, м2/Н;  пористость, от 3 до 65 об.%.
Новым, в целом, является подход к   созданию алгоритмов действий, направленных на изготовления пьезоматериалов с оптимальной, для конкретной области применения, совокупностью электрофизических свойств. Новыми является  и методы формирования керамических (плотных и пористых) керамических каркасов по принципу «снизу вверх», т.е. методом вторичной рекристаллизации прессзаготовок, образованных из нано- и ультраразмерных частиц с узкой полосой дисперсности, а также и технологии таких порошков. К новым, можно отнести и зависимости, описывающие влияние размеров частиц порошков сегнетофаз на микроструктуру пьезоматериалов и влияние микроструктуры на значения коэрцитивных полей образцов и их электрофизические параметры.
Объём проведённых исследований полностью соответствует объёму работ, регламентируемым ТЗ проекта, а характеристики технологий и их продуктов – техническим требованиям ТЗ по их параметрам отдельных процессов и параметрам пьезоматериалов и пьезоэлементов.
Аналогичные задачи по варьированию электрофизических параметров пьезоматериалов, представленные в литературе, решаются двумя путями. Возможности первого з них – традиционного, базирующегося  на методе варьирования качественного и количественного состава  сегнетофаз, в значительной степени уже исчерпаны, так как увеличение числа компонентов систем создаёт технологические проблемы, связанные с их гомогенизацией. Это  снижает вероятность воспроизведения состава сегнетофаз, и как следствие, снижает повторяемость электрофизических и механических параметров функциональных материалов создаваемых на их основе.  Второй – направлен на переход от керамики к композиционным материалам различного типа связности. Этот путь, безусловно перспективный, однако известные технологии пьезокомпозитов трудоёмки и базируются на изменении макроструктуры образцов, что менее эффективно, по сравнению с варьированием их микроструктуры. 
 
Опубликовано 14.12.2016 09:43