Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

13 августа 2019 г. Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала. Результаты работы опубликованы в журнале Ceramics International.

Титанат бария – кристаллический материал с высокой диэлектрической проницаемостью, определяющей его электрические изоляционные свойства. Он применяется для создания промышленной керамики, которая используется в электронике и радиотехнике как элемент конденсаторов, генераторных датчиков, позисторов, электроакустических устройств и микрофонов, способных работать с ультразвуком, а также в качестве изолирующих пленок в электронных приборах.

Для производства керамики, кристаллический порошок титаната бария спрессовывают в «таблетки». Однако в таком виде материал имеет существенный «изъян». После сжатия в нем появляются деформации, которые кардинально меняют диэлектрическую проницаемость. Отжиг керамики при определенной температуре в течение некоторого времени позволяет вернуть ее к исходному состоянию, в котором давление в материале «выправляется», а свойства не нарушаются. Вместе с тем, в процессе термической обработки нельзя определить, как долго нужно отжигать материал, а простых и оперативных методов измерения остаточных деформаций, до последнего времени не было. Физики из Красноярска и Новосибирска решили эту проблему.

Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН и Института автоматики и электрометрии СО РАН (Новосибирск) разработали и испытали методику, которая позволяет контролировать остаточную деформацию микрокристаллов титаната бария в керамике. Деформированные участки в спрессованном материале можно обнаружить с помощью спектрального картирования. Метод позволяет следить за качеством производимой керамики.

Титанат бария.jpg

Чтобы увидеть изменения в структуре материала ученые использовали спектроскопию комбинационного рассеивания света. В основе этого метода – изменение частоты падающего оптического излучения при взаимодействии с молекулами вещества. При этом в спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в первичном свете. Для начала исследователи оценили, как свет рассеивается на кристаллическом порошке титаната бария. Это позволило им построить калибровочную кривую – зависимость положения спектральной линии от приложенного давления. В дальнейшем, сравнивая исходный снимок со спектрами комбинационного рассеивания прессованных образцов, они видели различия, которые позволяли определить степень деформации в образцах. С помощью таких спектров можно оценить, вернулся ли материал после обжига в исходное состояние или нет. Метод комбинационного рассеивания света позволяет изучать как целые объекты любых размеров, так и локальные изменения структуры на небольших участках образца.

«С помощью нашего метода можно успешно измерять остаточную деформацию. На данный момент, это единственный способ, и пока совершенно непонятно, можно ли ее измерить как-то иначе. Метод также применим к другим материалам, которые могут быть основой для промышленной керамики и нуждаются в отслеживании остаточного изменения внутренней структуры под давлением. В ходе работы, наша команда построила калибровочные кривые. В дальнейшем, для подобных оценок можно использовать нашу универсальную калибровку для материалов из титаната бария. Этот метод, вместо многократного отжигания и проверки образцов, позволяет измерить давление в процессе отжига, и на этой основе регистрировать отклонения», – рассказал Александр Крылов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.

Предложенный метод может быть использован для контроля качества производимой керамики и отслеживания неоднородностей ее свойств, спровоцированных деформацией структуры, к примеру, таких как неравномерность акустических полей в электроакустических устройствах и ультраакустических излучателях.

Работа проводилась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.





Поделиться:



Наверх