ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ (1-Х)PBNI 1/3NB 2/3O 3 - ХPBТіО 3

Сравнительный анализ результатов хроматографических исследований контрольного и опытного образца спирта-сырца в целом идентичен (таблица 2 и 3, рис. 1 и 2). Отличие заключается в количественном содержании этилацетата, который на порядок превышает в случае использования контрольного штамма, что маскирует характерный айвовый и в результате придает промежуточный, близкий к яблочному аромату.

Также следует отметить наличие значительного количества неопределяемого вещества при анализе хроматографическим методом, калиброванным по 22 компонентам (Рис.2) в составе продуктов, полученных при использованием штамма Saccharomycesvini «Дербентская яблочная Y-1905», которую в дальнейшем будем определять, используя хромато-масспектрометрический метод анализа.

Показано, что выделенная культура S. cerevisiae «Айвовый- Y-3973» отличается от контрольного штамма дрожжей Saccharomyces vini «Дербентская яблочная Y-1905» (Патент РФ № 2036230), используемого в приготовлении плодовых напитков довольно высокой бродильной активностью, с получением гармоничного айвового ароматного спирта.

Штамм перспективен для производства плодовых напитков. Библиографический список:

1. Бачурин П.Я., Смирнов В.А. Технология ликеро-водочного производства.- М., «Пищевая промышленность», 1972.-С. 195-228.

2. Н.А. Мехузла, А.Л. Панасюк. Плодово-ягодные вина.- М., «Легкая и пищевая промышленность», 1984.- С.85.

3. Цапалова И.Э., Губина М.Д., Позняковский В.М. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений. «Сибирское университетское издательство», 2002.-С.114.

4. Кишковский З.Н., Мержаниан А.А. Технология вина. - М.,: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - С.504.

5. Парагульгов О.Д. Совершенствовать производство плодово-ягодных вин. Виноделие и виноградарство СССР 1979, №8, с. 4-7.

УДК 538.951

Каллаев С.Н., Митаров Р.Г.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ (1-x)PbNi1/sNb2/3Os - xPbTiOs

Kallaev S.N., Mitarov R. G.

THERMODYNAMICS PROPERTIES OF THE (1- x)PbNh/3Nb2/3O3 - xPbTiO3 FERROELECTRIC CERAMICS

Проведены исследования температурной зависимости диэлектрической проницаемости и теплоемкости смешанной системы (1-х)РЪЫ11/зЫЪ2/зОз - хРЪТЮз (где х=0.3, 0.4, 0.5) в широком интервале температур 290- 700К. Показано, что в составе с х=0.3 при Тт~ 315К реализуется размытый фазовый переход. Для всех исследованных составов при Т-520К обнаружена аномалия теплоемкости, характерная для фазового перехода.

Ключевые слова: диэлектрическая проницаемость, теплоемкость, сегнетокерамика, фазовый переход.

The temperature dependence of the permittivity and heat capacity of a mixed (1-x)PbNi1/3Nb2/3O3-xPbTiO3 system (where x = 0.3, 0.4, 0.5) have been studied over a wide temperature range 150-800 K. It has been shown that the composition with x = 0.3 undergoes a diffuse phase transition at Tm~ 315 K. A heat capacity anomaly characteristic of the phase transition has been revealed at T ~ 520 K in all the compositions under study.

Key words: the permittivity, heat capacity, ferroelectric ceramics, the phase transition.

Сегнетокерамические материалы со структурой типа перовскита, благодаря своим особым физическим свойствам и возможности их варьирования при изменении химического состава, находят широкое применение в различных устройствах и приборах современной техники. В последние годы повышенное внимание уделяется исследованиям керамических сегнеторелаксоров на основе оксидных твердых растворов, которые обладают своеобразной кристаллической структурой и уникальными физическими свойствами, в частности, огромной диэлектрической проницаемостью, высокими пьезоэлектрическими и электрострикционными коэффициентами. При этом наибольший интерес представляют многокомпонентные смешанные перовскиты и новые явления, наблюдаемые в них. Одним из представителей смешанных сегнеторелаксоров является система (l-^PbNn^Nb^O;? - хPbTiO3 (iNN-KPT). Соединение PNN относится к семейству кислородных керамических соединений и является представителем материалов с релаксаторным поведением [1] и мультиферроиком [2]. Согласно [1,2] в керамике PNN при температурах Tm~153K и TN~5K соответственно реализуются размытый фазовый переход в ромбоэдрическую фазу (с частотно-зависимым пиком диэлектрической проницаемости 8m) и антиферромагнитный переход. Титанат свинца PT является типичным сегнетоэлектриком, в котором при температуре сегнетоэлектрического перехода из кубической в тетрагональную фазу Тс~490К наблюдается острый частотно-независимый пик 8с. При добавлении PT к PNN появляется морфотропная область, где могут реализоваться несколько фаз (кубическая, псевдокубическая, тетрагональная и ромбоэдрическая) в зависимости от содержания х [3,4]. Так согласно работе [3] морфотропная область (МО) для системы (1-х)PNN-хPT реализуется в области 0,3 <x< 0,4, а в работе [4] МО наблюдается в интервале 0,34 < x< 0,38. Релаксорные свойства в этой системе начинают проявляться при x< 0,35 [4-6].

Исследования системы (1-х)PNN-хPT с помощью структурных и электрических методов проводились в ряде работ [4-8]. Однако остается много нерешенных вопросов, касающихся природы фазовых переходов и аномального поведения физических свойств в этом соединении в широком температурном диапазоне. Более того, структура кристалла и ее изменения с температурой в настоящее время является предметом обсуждения. Все это стимулирует и делает актуальными дальнейшие подробные исследования смешанных релаксорных сегнетоэлектриков. В частности, исследования теплоемкости бинарной системы (1-х)PNN-хPT не проводилось. Калориметрические исследования позволяют регистрировать аномалии теплоемкости любой природы и получить важную информацию о характере физических явлений в исследуемых материалах.

В данной работе представлены результаты исследований диэлектрической проницаемости и теплоемкости смешанной системы (l^^bM^N^/^ - хPbTiO3 (где х=0.3, 0.4, 0.5) в широком интервале температур 250- 700К и анализ их поведения с учетом структурных данных.

Образцы и методы измерения. Образцы для исследований PNN-PT приготавливались с использованием обычной керамической технологии в Институте физики твердого тела Латвийского университета. В качестве исходных материалов использованы оксиды: PbO-чистота99,5%,NЮ-99,0%, Nb2O5 -99,9%, TiO2-99,9%. Исходная шихта (смесь соответствующих оксидов по составу и весу) была обработана (размолота) в яшмовых мельницах в спирте в течении 12 часов. Потом масса сушилась, и проводился твердофазный синтез при температуре 1000-1050оС в течение 2 часов. После

последующего размельчения полученных заготовок и гомогенизации массы проводился обжиг керамики при температуре 1200-1230оС в течении одного часа. Из обожженной заготовки вырезались пластины соответствующих размеров.

Измерения температурной зависимости диэлектрической проницаемости проводилось стандартным методом с помощью измерительного моста LCR-17 фирмы «Intek» на частотах от 0,1 КГц до 10,0 КГц. Образец для измерения диэлектрических свойств представлял собой пластину диаметром 5мм и толщиной 1мм. На поверхность образца наносились электроды из серебряной пасты, которые обжигалась при температуре 800оС в течении 1 часа. Скорость изменения температуры образца составляла 5 К*мин-1 . Точность измерения теплоемкости не превышала 3%.

Измерение теплоемкости проводилось на дифференциальном сканирующем калориметре DSC 204 F1 Phoenix фирмы NETZSCH (Германия). Скорость изменения температуры образца составляла 5 Кмин-1. Точность измерения теплоемкости не превышала 3%.

Результаты эксперимента и их обсуждение. На рис.1 и 2 приведены результаты исследований температурной зависимости диэлектрической проницаемости s и теплоемкости Ср пьезокерамики (1-x)PNN-xPT различных составов. Температуры фазовых переходов, определенные по максимуму диэлектрической проницаемости s и аномалиям удельной теплоемкости Ср, системы (1-x)PNN-xPT с различным содержанием компоненты РЬТЮз (х=0.5, 0.4, 0.3) равны Тт~ 455, 385, 315К соответственно.

25

20

15

10

А

А

* А А.

800 600 •' 400

.....Iii

Л

0.2 0.4 0.6 0.8

1 •и»'"***

300

400

500

600

т,к

Рисунок 1. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости пьезокерамики (1-x)PNN-xPT: 1-х=0,5; 2- 0,4; 3-0,3. На вставке: концентрационная фазовая диаграмма.

Как видно из рисунков 1 и 2, с уменьшением величины х (т.е. компоненты PbTiOз) температура фазового перехода существенно смещается в область низких температур, причем величина диэлектрической проницаемости в области врастет и увеличивается температурная область размытия фазового перехода.

Рисунок 2.Температурная зависимость теплоемкости пьезокерамики (1-х)РКЫ-хРТ:1-

х=0,5; 2- 0,4; 3-0,3.

Согласно работам [4-6] для составов 0.65Р:Ш- 0.35PT и 0.66Р:Ш- 0.34PT при Тщ наблюдается фазовый переход в тетрагональную фазу, а для составов с х=0.30 и 0.29 - в ромбоэдрическую фазу. На основании полученных результатов исследования и структурных данных, приведенных другими авторами [4-6] , на вставке рисунка 1 приведена фазовая диаграмма Тт от х (где С- кубическая, Т-тетрагональная и Я-ромбоэдрическая фазы).

Рисунок 3. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости пьезокерамики 0,7РКЫ-0,3РТ, измеренные на различных частотах: 1- 0,2; 2- 1,0; 3-10 кГц.