Свойства и получение веществ с перовскитоподобной структурой

Сегнетоэлектричество – это наличие в определённом интервале температур собственного электрического дипольного момента, который может быть переориентирован за счёт приложения внешнего электрического поля.

Ферромагнетизм, одно из магнитных состояний кристаллических, как правило, веществ, характеризуемое параллельной ориентацией магнитных моментов атомных носителей магнетизма.

Пьезоэлектричество (от греч. piézo — давлю), явления возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект) и возникновения механических деформаций под действием электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект)

Магнитоэлектрический  эффект представляет собой взаимосвязь процессов намагничивания и поляризации в материалах обладающих магнитным и электрическим упорядочением. Изменение намагниченности материала приводит к изменению электрической поляризации, а приложение к материалу электрического напряжения приводит к изменению намагниченности.

 

 

 

 

 

4. Методы синтеза.

Как известно, электрофизические и каталитические свойства перовскитоподобных материалов сильно зависят от методов и условий синтеза. Соответственно необходимо выбирать методику синтеза в зависимости от того, какими свойствами должен обладать конечный продукт.

Одним из таких  методов является керамический метод. Его суть заключается в следующем. Исходные вещества - а это в основном порошки оксидов, нитратов, карбонатов необходимых металлов- смешиваются, механически растираются в ступке(перемешивается), подвергаются отжигу. Время отжига, количество промежуточных помолов, температура, режим нагрева и охлаждения подбираются в зависимости от исходных соединений и желаемых свойств конечного продукта. Главным достоинством данного метода является простота синтеза. Однако у этого метода есть существенные недостатки как-то: невысокая изначальная степень гомогенизации компонентов, высокие температуры, требуются многократные отжиги с промежуточными помолами и, как следствие, длительность проведения синтеза.

Наряду с  этим методом существуют метод химического соосаждения, пиролиз аэрозолей, плазмохимическая технология, золь-гель процесс, криохимический метод.

Сущность  метода химического соосаждения - одновременное соосаждение катионов с одинаковой скоростью (что часто тяжело реализовать практически).

Пиролиз аэрозолей  стал в последнее время популярным методом получения ВТСП материалов. В этом методе растворы исходных солей  превращают в аэрозоль, а, затем, подвергают разложению. Таким образом, происходит смешение компонентов на атомном  уровне - получается гомогенный продукт.

Плазмохимический  метод: введение исходных растворов  в поток низкотемпературной плазмы - получается твердый порошок и  газовую фазу (пары воды, N₂, CO₂), компоненты которой поглощаются соответствующими фильтрами.

Золь-гель технология включает в себя стадии формирования коллоидного раствора, содержащего  исходные компоненты, образование геля и удаления растворителя, что приводит к формированию реагентов в высокоактивном состоянии.

Основными стадиями криохимичекого метода являются: смешение растворов индивидуальных солей компонентов в определенных соотношениях, распыление в хладагент (жидкий азот), сублимация из замороженных гранул растворителя. Далее синтез ведется по той же схеме, что и в керамическом методе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Вывод

Главной проблемой  данной работы являлось нахождение условий  создания перовскитов и перовскитоподобных веществ. На основании проделанной работы, можно сказать, что на создание перовскитов влияет размер атомов исходных веществ. Критерием является, так называемый, фактор толерантности, который для перовскитов должен быть в пределах от 0.8 до 1. Наличие сегнетоэлектрических, пьезоэлектрических и других свойств, является результатом смещения атомов относительно их положения равновесия в кристаллической структуре вещества. Эти смещения, в свою очередь обуславливаются тем, что кристалл, как термодинамическая система стремится к равновесию, атомы, смещаясь, стремятся к положению с минимумом свободной энергии, что и является термодинамическим равновесием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Н.М.Олехнович. «Кристаллография». 48 (2003)

2. Е. Г. Фесенко. «Семейство перовскита и сегнетоэлектричество». М.: Атомиздат, 1972.

3. К.С.Александров, А.Т.Анистратов, Б.В.Безносиков, Н.В.Федосеева.  «Фазовые переходы в кристаллах галоидных соединений ABX3». Наука, Сибирское отделение, Новосибирск (1981), 267 с.

4.Yuri K. Fetisov, Senior Member, IEEE, Alexander A. Bush, Konstantin E. Kamentsev, Artem Y. Ostashchenko, and Gopalan Srinivasan  «Ferrite-Piezoelectric Multilayers for Magnetic Field Sensors»

5.  К.С.Александров, Б.В.Безносиков «Перовскиты, настоящее и будущее».

6. К.С.Александров, Б.В.Безносиков «Перовскитоподобные кристаллы». Новосибирск. Наука. Сибирское предприятие РАН, 1997.–216 с.