Титанат кальция и меди (CaCu3Ti4O12/CCTO) вследствие его колоссальной диэлектрической проницаемости и температурной стабильности является перспективным материалом для множества применений в качестве датчиков, конденсаторных диэлектриков и т.д. Однако, керамика CCTO имеет высокий тангенс угла потерь (обычно tg? > 0,1 для чистого CCTO). Предпринимались многочисленные попытки снизить tg? при сохранении высоких значений относительной диэлектрической проницаемости ?r > 10 000. Эта проблема была отчасти решена путем легирования, что делает производство керамики CCTO более сложным и дорогостоящим. Предложен подход к снижению tg? при сохранении высоких значений ?r за счет снижения температуры твердофазного синтеза и оптимизации процессов измельчения и прокаливания. Материалы исследованы с помощью рентгеноструктурного анализа. Преобразование микроструктуры керамики выявлено с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ); ?r и tg? определены емкостным методом на частотах 1 кГц, 100 кГц и 1 МГц. Впервые получена чистая керамика CCTO с ?r = 10821 и tg? = 0,051 при частоте 1 кГц. Представленный подход к изготовлению позволяет регулировать диэлектрические свойства керамики CCTO.
Арсений Николаевич Хрусталев – инженер, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Сергей Григорьевич Пономарев – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Анастасия Андреевна Холодкова – кандидат химических наук, старший научный сотрудник, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия; ведущий инженер, химический факультет, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», Москва, Россия
Левко Андреевич Арбанас – инженер, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Александр Викторович Фионов – кандидат химических наук, старший научный сотрудник, химический факультет, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», Москва, Россия
Андрей Валерьевич Лосев – инженер, НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ, Москва, Россия
Виктория Евгеньевна Базарова – инженер, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Иван Дмитриевич Акиньшин – инженер, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Владислав Игоревич Козлов – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, институт материалов твердотельной электроники, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Александр Андреевич Буш – доктор технических наук, директор научно-исследовательского института материалов твердотельной электроники, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
Андрей Владимирович Смирнов – кандидат технических наук, заведующий лабораторией, лаборатория керамических материалов и технологий, ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» (РТУ МИРЭА), Москва, Россия
1. Wang C. M., Kao K. S., Lin S. Y., et al. Processing and properties of CaCu3Ti4O12 ceramics // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2008. V. 69(2–3). P. 608 – 610.
2. Yang Liang, Wang Hong, Zhang Fuchun, et al. Synthetic technologies, property enhancements and versatile applications of calcium copper titanate: A review // Nano Energy. 2023. V. 114. Р. 108609.
3. Gecil E. T., Annamalai A. R., Magdaline T. B. Modern synthesis and sintering techniques of calcium copper titanium oxide (CaCu3Ti4O12) ceramics and its current trend in prospective applications: A mini-review // Nanomaterials. 2022. V. 12, Nо. 18. P. 3181.
4. Ahmad M. M. Giant dielectric constant in CaCu3Ti4O12 nanoceramics // Applied Physics Letters. 2013. V. 102, Nо. 23.
5. West A. R., Adams T. B., Morrison F. D., Sinclair D. C. Novel high capacitance materials:–BaTiO3: La and CaCu3Ti4O12 // Journal of the European Ceramic Society. 2004. V. 24, Nо. 6. P. 1439 – 1448.
6. Lee J. W., Koh J. H. Grain size effects on the dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics for supercapacitor applications // Ceramics International. 2015. V. 41, Nо. 9. P. 10442 – 10447.
7. Luo X. J., Zhang Y. T., Xu D. H., et al. Origin of the temperature stability of dielectric constant in CaCu3Ti4O12 // Ceramics International. 2019. V. 45, Nо. 10. P. 12994 – 13003.
8. Liang Y., Hong W., Fuchun Z., et al. Synthetic technologies, property enhancements and versatile applications of calcium copper titgate: A review // Nano Energy. 2023. V. 114. P. 108609 – 108621.
9. Mohammed J., Hafeez H. Y., Adamu B. I., et al. Tuning the dielectric and optical properties of PrCo-substituted calcium copper titanate for electronics applications // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2019. V. 126. P. 85 – 92.
10. Huang X., Guo H. X., Zhu P. S., et al. Microwave dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics: A clue to its intrinsic dielectric response // Journal of Advanced Dielectrics. 2023. V. 13, Nо. 5. Р. 2344001-6.
11. Boonlakhorn J., Changchuea A., Srepusharawoot P. Optimizing giant dielectric performance in CCTO ceramics through Cr and Zn co-doping // Ceramics International. 2024. V. 51, No. 4. P. 4472 – 4486.
12. Wu Ruifeng, Zhou Y., Xian Y., et al. High thermal sensitivity and dielectric constants in CaCu3Ti4O12-LaMn1-xFexO3 composite ceramics by designing sandwich and core-shell structure // Journal of the European Ceramic Society. 2025. V. 45, Nо. 3. Р. 117041.
13. Yanchevskii O. Z., V'yunov O. I., Belous A. G., Kovalenko L. L. Dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics doped with aluminium and fluorine // Journal of Alloys and Compounds. 2021. V. 874. Р. 159861.
14. Petricek V., Palatinus L., Plasil J., Dusek M. Jana2020 – a new version of the crystallographic computing system Jana // Zeitschrift for Kristallographie-Crystalline Materials. 2023. V. 238, Nо. 7–8. P. 271 – 282.
15. Patterson A. L. The Scherrer formula for X-ray particle size determination // Physical Review. 1939. V. 56, Nо. 10. P. 978.
16. Ponomarev S. G., Tarasovskii V. P., Rybal’chenko V. V., et al. Anomalous thermal expansion in solid-phase synthesis of piezoceramic material based on solid solutions of potassium and sodium niobates // Glass and Ceramics. 2018. V. 74, Nо. 11–12. P. 440 – 443.
17. Thomas P., Dwarakanath K., Varma K. B. R., Kutty T. R. N. Nanoparticles of the giant dielectric material, CaCu3Ti4O12 from a precursor route // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2008. V. 69, Nо. 10. P. 2594 – 2604.
18. Zhao J., Liu J., Ma, G. Preparation, characterization and dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics // Ceramics International. 2012. V. 38(2). P. 1221 – 1225.
19. Li M., Sinclair D. C., West A. R. Extrinsic origins of the apparent relaxorlike behavior in CaCu3Ti4O12 ceramics at high temperatures: A cautionary tale // Journal of Applied Physics. 2011. V. 109(8). Р. 084106.
20. Ke S., Huang H., Fan H. Relaxor behavior in CaCu3Ti4O12 ceramics // Applied Physics Letters. 2006. V. 89(18). Р. 182904.
21. Хрусталев А. Н., Арбанас Л. А. Синтез и структура соединений гомологического ряда TinO2n-1, полученных восстановлением в водородной среде // Вопросы материаловедения. 2024. № 3(119). С. 57 – 71.
22. Liu P., Lai Y., Zeng Y., et al. Influence of sintering conditions on microstructure and electrical properties of CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V. 650. P. 59 – 64.
23. Yu R., Xue H., Cao Z., et al. Effect of oxygen sintering atmosphere on the electrical behavior of CCTO ceramics // Journal of the European Ceramic Society. 2012. V. 32, Nо. 6. P. 1245 – 1249.
24. Djafar R., Boumchedda K., Fasquelle D., et al. Dielectric properties of nanocrystalline CaCu3Ti4O12 (CCTO) ceramics fabricated from Algerian limestone raw material // Materials Chemistry and Physics. 2023. V. 301. P. 127558.
25. Zheng Q., Fan H. Influence of fabrication parameters on the phase formation and dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics // Journal of Materials Science & Technology. 2012. V. 28, Nо. 10. P. 920 – 926.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.09.pp.011-019
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
