Методом спекания вблизи температуры размягчения используемого стекла успешно синтезированы стеклокерамические композиты, состоящие из малощелочного алюмоборосиликатного стекла и титаната бария, смешанных в различных пропорциях. Исследованы электрические характеристики образцов в микроволновом диапазоне. Cинтезированные образцы по данным рентгенофазового анализа представляют собой смесь титаната бария и аморфной фазы, а также, при определенных режимах термообработки, продуктов кристаллизации стекла (SiO2 – кварц и тридимит) и его взаимодействия с сегнетоэлектрическим наполнителем (Ba2TiSi2O8 – фресноит). Уровень диэлектрической проницаемости исследованных образцов стеклокомпозитов, измеренный на частоте 1 ГГц, составил от 9,2 до 25,0 при тангенсе угла диэлектрических потерь 0,007…0,012.
Наталья Геральдовна Тюрнина – ст. науч. сотрудник, лаборатория кремнийорганических соединений и материалов, Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИХС), Санкт-Петербург, Россия
Зоя Геральдовна Тюрнина – ст. науч. сотрудник, лаборатория новых материалов для СВЧ-применений, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГТУ «ЛЭТИ»); лаборатория кремнийорганических соединений и материалов, Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИХС), Санкт-Петербург, Россия
Ольга Юрьевна Синельщикова – ст. науч. сотрудник, лаборатория новых материалов для СВЧ-применений, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГТУ «ЛЭТИ»); лаборатория физико-химического конструирования и синтеза функциональных материалов, Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИХС), Санкт-Петербург, Россия
Екатерина Александровна Балабанова – мл. науч. сотрудник, совместный научно-технологический отдел «Технология стекла» (СНТО ТС), Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИХС); лаборатория новых материалов для СВЧ-применений, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГТУ «ЛЭТИ»), Санкт-Петербург, Россия
Андрей Вилевич Тумаркин – гл. науч. сотрудник, лаборатория новых материалов для СВЧ-применений, профессор кафедры физической электроники и технологии, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГТУ «ЛЭТИ»), Санкт-Петербург, Россия
Дарья Игоревна Цыганкова – ст. лаборант, лаборатория физико-химического конструирования и синтеза функциональных материалов, Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИХС); инженер, лаборатория новых материалов для СВЧ-применений, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГТУ «ЛЭТИ»), Санкт-Петербург, Россия
1. Дятлова Е. М., Шамкалович В. И., Миненкова Г. Я., Протасевич Г. И. Синтез и исследование композиционных материалов на основе легкоплавкого свинцово-силикатного стекла и конденсаторной керамики // Стекло, ситаллы и силикаты: республиканский межведомственный сборник. Минск: Вышэйшая школа, 1978. Вып. 7. С. 117 – 123.
2. Погосян М. А., Саргсян М. С., Алексанян О. А. Синтез и исследование свойств композитов титаната бария со стеклом системы BaO–TiO2–B2O3 // Chemical Journal of Armenia. 2022. P. 283 – 293. DOI: 10.54503/0515-9628-2022.75.3-283. EDN EVOOUY. URL: https://arar.sci.am/dlibra/publication/365925/edition/340118/content
3. Brewer S. J., Deng C. Z., Ca Llaway C. P., et al. Effect of top electrode material on radiation-induced degradation of ferroelectric thin film structures // Journal of Applied Physics. 2016. V. 120, No. 2. P. 024101. URL: https://doi.org/10.1063/1.4955424
4. Zehetner J., Kraus S., Lucki M., et al. Manufacturing of membranes by laser ablation in SiC, sapphire, glass and ceramic for GaN/ferroelectric thin film MEMS and pressure sensors // Microsystem Technologies. 2016. V. 22, No. 7. P. 1883 – 1892.
5. Pel?iz-Barranco A. Advances in ferroelectrics // Norderstedt: Intechopen. 2012. P. 532.
6. Chao Jiang, Caizi Zhang, Fangfei Li, et al. Phase transition regulation and piezoelectric performance optimization of fresnoite crystals for high-temperature acceleration sensing // Journal of Materials Chemistry C. 2022. V. 10. P. 180 – 190. URL: https://doi.org/10.1039/D1TC03192A
7. Kimura M., Fujino Y., Kawamura T. New piezoelectric crystal: Synthetic fresnoite (Ba2Si2TiO8) // Applied Physics Letters. 1976. V. 29, No. 4. P. 227–228. URL: https://doi.org/10.1063/1.89045
8. Kimura M. Elastic and piezoelectric properties of Ba2Si2TiO8 // Journal of Applied Physics. 1977. V. 48, No. 7. P. 2850 – 2856. URL: https://doi.org/10.1063/1.324092
9. Shen C., Zhang H., Cong H., et al. Investigations on the thermal and piezoelectric properties of fresnoite Ba2TiSi2O8 single crystals // Journal of Applied Physics. 2014. V. 116, No. 4. P. 044106. URL: https://doi.org/10.1063/1.4891827
10. Halliyal A., Bhalla A., Markgraf S., et al. Unusual pyroelectric and piezoelectric properties of fresnoite (Ba2TiSi2O8) single crystal and polar glass-ceramics // Ferroelectrics. 1985. V. 62, No. 4. P. 27 – 38. URL: https://doi.org/10.1080/00150198508017915
11. Takahashi Y., Kitamura K., Benino Y., et al. Second-order optical nonlinear and luminescent properties of Ba2TiSi2O8 nanocrystallized glass // Applied Physics Letters. 2005. V. 86, No. 9. P. 091110.
12. Takahashi Y., Benino Y., Fujiwara T., Komatsu T. Large second-order optical nonlinearities of fresnoite-type crystals in transparent surface-crystallized glasses // Journal of Applied Physics. 2004. V. 95, No. 7. P. 3503 – 3508. URL: https://doi.org/10.1063/1.1664022
13. Yamauchi H. Surface?acoustic?wave characteristics on fresnoite (Ba2Si2TiO8) single crystal // Journal of Applied Physics. 1978. V. 49, No. 12. P. 6162 – 6164. URL: https://doi.org/10.1063/1.324540
14. Melngailis J., Vetelino J., Jhunjhunwala A., et al. Surface acoustic wave properties of fresnoite, Ba2Si2TiO8 // Applied Physics Letters. 1978. V. 32, No. 4. P. 203 – 205. URL: https://doi.org/10.1063/1.89991
15. Cao S., Jiang B., Zheng Y., et al. The growth and thermal, electrical properties characterization of Ba2TiSi2O8 piezoelectric crystal // Journal of Crystal Growth. 2016. V. 451. P. 207 – 213. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.07.014
16. Jiang C., Chen F., Yu F., et al. Thermal expansion and electro-elastic features of Ba2TiSi2O8 high temperature piezoelectric crystal // Crystals. 2019. V. 9. P. 11. URL: https://doi.org/10.3390/cryst9010011
17. Jiang C., Liu X., Yu F.-P., et al. High-temperature vibration sensor based on Ba2TiSi2O8 piezoelectric crystal with ultra-stable sensing performance up to 650 °C // IEEE Trans. Ind. Electron. 2021. V. 68. P. 12850 – 12859.
18. Chao Jiang, Caizi Zhang, Fangfei Li, et al. Phase transition regulation and piezoelectric performance optimization of fresnoite crystals for high-temperature acceleration sensing // Journal of Materials Chemistry C. 2022. V. 10. P. 180 – 190. URL: https://doi.org/10.1039/D1TC03192A
19. Robbins C. R. Synthesis and growth of fresnoite (Ba2TiSi2O8) from a TiO2 flux and its relation to the system BaTiO3–SiO2 // JOURNAL OF RESEARCH of the Notionol Bureau of Standards – A. Physics and Chemistry. 1970. V. 74A, No. 2. P. 229 – 232.
20. Rase D. E., Roy R. Phase equilibrium in the system BaTiO3·SiO2 // J. Amer. Ceram. Soc. 1955. V. 38. P. 389 – 395.
21. Kokubo T. Crystallization of BaO?TiO2–SiO2–Al2O3, glasses and dielectric properties of their crystallized products // Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ. 1969. V. 47, No. 6. P. 572 – 583.
22. Chen L. F., Ong C. K., Neo C. P., et al. Microwave electronics: measurement and materials characterization // John Wiley & Sons. 2004. Р. 552
23. Wisniewski W., Thieme K., R?ssel Ch. Fresnoite glass-ceramics – A review // Progress in Materials Science. 2018. V. 98. P. 68 – 107. URL: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.05.002.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700
DOI: 10.14489/glc.2025.04.pp.003-013
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
