Группа исследователей из Красноярска и Новосибирска разработала методику для выявления остаточных деформаций в керамике на основе титаната бария. Это открытие позволит поддерживать ее эксплуатационные характеристики и контролировать качество изделий из данного материала.
Титанат бария представляет собой кристаллический материал с высокими диэлектрическими свойствами, что делает его незаменимым в электронике и радиотехнике. Он используется для производства промышленной керамики, которая применяется в создании конденсаторов, датчиков, позисторов, а также в электроакустических устройствах и микрофонах, работающих с ультразвуком. Кроме того, он служит изоляционным слоем в электронных компонентах.
В процессе производства керамических изделий кристаллический порошок титаната бария прессуют в компактные формы, известные как «таблетки». Однако при этом материал подвергается деформациям, которые существенно изменяют его диэлектрические свойства. Отжиг керамики при определенной температуре помогает восстановить ее первоначальное состояние, устраняя деформации и возвращая материалу исходные характеристики. Однако до недавнего времени не существовало простых и быстрых методов для определения остаточных деформаций, что затрудняло контроль качества.
Физики из Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН и Института автоматики и электрометрии СО РАН (Новосибирск) разработали методику, позволяющую контролировать остаточные деформации микрокристаллов титаната бария в керамике. Для этого используется спектральное картирование, позволяющее выявлять деформированные участки в прессованном материале.
Для анализа изменений в структуре материала ученые применили метод спектроскопии комбинационного рассеивания света. Этот метод основан на изменении частоты света при его взаимодействии с молекулами вещества, что приводит к появлению спектральных линий в рассеянном свете. Сначала исследователи изучили, как свет рассеивается на кристаллическом порошке титаната бария, что позволило им создать калибровочную кривую, связывающую положение спектральной линии с приложенным давлением. Затем, сравнивая исходный спектр со спектрами прессованных образцов, они могли определить степень деформации материала.
«Наш метод позволяет успешно измерять остаточные деформации. На данный момент это единственный способ сделать это. Метод также может быть применен к другим материалам, используемым для создания промышленной керамики и требующим контроля остаточных изменений внутренней структуры под давлением», – отметил Александр Крылов, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.
Разработанная методика позволяет контролировать качество керамики, выявляя неоднородности, вызванные деформацией структуры, такие как неравномерность акустических полей в электроакустических устройствах и ультраакустических излучателях.
Источник: scientificrussia.ru
распечатать статью
