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.

Источники

Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 13/08/2019
Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 14/08/2019
Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 15/08/2019
Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
Открытая наука (openscience.news), 15/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
Krasnoyarsk.4geo.ru, 18/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
Novosibirsk.4geo.ru, 18/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
Новости@Rambler.ru, 17/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
Индикатор (indicator.ru), 17/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
SMIonline (so-l.ru), 17/08/2019
Исследователи научились находить дефекты в керамике
Nanonewsnet.ru, 20/08/2019
Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 23/08/2019
Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике
GisProfi (gisprofi.com), 26/08/2019

Похожие новости

  • 14/10/2019

    Ученые синтезировали металлоорганический полимер на основе кобальта с изменяемой пористой структурой

    Международный коллектив исследователей синтезировал новый вид металлоорганического материала на основе кобальта, который способен менять свою структуру. Соединение оказалось более стабильным и эластичным, чем его предшественники на основе других металлов.
    213
  • 07/08/2019

    Сибирские ученые: свойства наножидкостей зависят от концентрации и состава наночастиц

    ​Группа исследователей из Сибирского федерального университета, Института теплофизики им С. С. Кутателадзе СО РАН и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета проанализировала характеристики 60 наножидкостей и установила, что с уменьшением размера наночастиц увеличивается вероятность того, что жидкость станет неньютоновской.
    420
  • 29/04/2019

    Сибирские учёные участвуют в российских космических проектах

    Научные институты со ран работают в проектах «миллиметрон» и «федерация», наращивают группировку глонасс и не возражают против сотрудничества с частными космическими корпорациями. Первая в России негосударственная космическая компания появилась в Красноярске.
    360
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    477
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    820
  • 19/06/2018

    Ученые ИАиЭ СО РАН помогут телескопу найти темную материю

    ​Специалисты Института автоматики и электрометрии СО РАН в сотрудничестве с немецкой компанией Dioptic разработали голограмму, чтобы настроить четырехлинзовый объектив. Он нужен для работы с ближнеинфракрасным спектрометром и фотометром нового космического телескопа "Евклид", задача которого - исследовать причины расширения Вселенной и найти темную материю.
    751
  • 09/06/2017

    Сибирские ученые участвуют в разработке нанолазеров для диагностики и лечения онкологических заболеваний

    ​Группа американских и российских ученых создала мельчайшие плазмонные нанолазеры (спазеры), которые найдут применение в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
    1490
  • 16/08/2017

    Новосибирские ученые разрабатывают новый способ лечения рака

    Исследователи из новосибирского Академгородка совместно с американскими коллегами разработали новый перспективный метод диагностики и терапии раковых опухолей. Сегодня одним из наиболее эффективных методов лечения онкобольных является бор-нейтрон захватная терапия.
    2105
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    1261
  • 15/11/2017

    Учёные обнаружили у нескольких морских существ вещества, способные уничтожать раковые клетки

    ​Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе со своими коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), а также из ведущих онкологических клиник Германии и Швейцарии обнаружили в составе ряда морских организмов (гидробионтов) уникальные вещества, способные уничтожать опухолевые клетки.
    1127