Electrophysical properties of BT-30 ceramics


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-6-56-63

Full Text:




Abstract

The article studies the electrophysical characteristics of (BeO + TiO2)-ceramics modified with TiO2 micro- and nanoparticles in an amount of 30 wt. % (BT-30) by measuring the total complex resistance (impedance). The dispersion of the real ε’ and imaginary components of the dielectric constant ε” and specific conductivity in the frequency range from 100 Hz to 100 MHz and temperatures from room temperature to the boiling point of liquid nitrogen was determined. Large values of ε’ and ε” in the low-frequency region are characteristic of structurally inhomogeneous materials due to the accumulation of electric charges on the surface and inside microcrystals. Two dielectric relaxation processes associated with electrical conductivity in the bulk and on the surface of ceramics were first discovered. An increase in conductivity with an increase in the microwave field frequency above 1 MHz is explained by the appearance of a relaxation component of the current. The activation energy of the static resistance of ceramic samples was determined as a function of the reciprocal temperature, which depends little on the mass content of TiO2 nanoparticles and varies in the range of 0,024‒0,10 eV. This also confirms the existence of two independent conduction processes, weakly dependent on the content of nanoparticles in the composition of ceramics. When such ceramics are placed in a high-frequency electric field, spatial charges are formed, the field of which contributes to the creation of additional polarization and dielectric losses.

About the Authors

N. A. Drokin
ФГБОУ ВО «Сибирский аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева»; ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН»
Russian Federation


V. S. Kiyko
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»
Russian Federation


A. V. Pavlov
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»
Russian Federation


A. I. Malkin
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»
Russian Federation


References

1. Беляев, Б. А. Исследование электрофизических характеристик катион-замещенной керамики гексаалюмината бария методом импедансной спектроскопии / Б. А. Беляев, Н. А. Дрокин, В. А. Полубояринов // ФТТ. ― 2018. ― Т. 60, вып. 2. ― С. 266‒275.

2. Кийко, В. С. Керамика на основе оксида бериллия: получение, физико-химические свойства и применение / В. С. Кийко, Ю. Н. Макурин, А. Л. Ивановский. ― Екатеринбург : УрО РАН, 2006. ― 440 с.

3. Кийко, В. С. Получение, физико-химические свойства и пропускание СВЧ-излучения керамикой на основе ВеО / В. С. Кийко, С. Н. Шабунин, Ю. Н. Макурин // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2004. ― № 10. ― С. 8‒17.

4. Kiiko, V. S. Microstructure and electric conductivity of composite (BeO + ТiO2) ceramics / V. S. Kiiko, M. A. Gorbunova, Yu. N. Makurin [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2007. ― Vol. 48, № 6. ― Р. 429‒434.

5. Кийко, В. С. Микроструктура и электропроводность композиционной (ВеО + ТiO2)-керамики / В. С. Кийко, М. А. Горбунова, Ю. Н. Макурин [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2007. ― № 11. ― С. 68‒74.

6. Kiiko, V. S. Composite (BeO + ТiO2)-ceramic for electronic engineering and other fields of technology / V. S. Kiiko, А. V. Pavlov // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 57, № 6. ― P. 423‒426.

7. Кийко, В. С. Композиционная (ВеО + ТiO2)- керамика для электронной и других областей техники / В. С. Кийко, А. В. Павлов // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 12. ― С. 64‒70.

8. Kiiko, V. S. Production and termophysical ptoperties of BeO-ceramics with the addition of nanocrystalline titanium dioxide / V. S. Kiiko, A. V. Pavlov, V. A. Bykov // Refract. Ind. Ceram. ― 2019. ― Vol. 59, № 6. ― P. 616‒622.

9. Кийко, В. С. Получение и теплофизические свойства ВеО-керамики с добавками нанокристаллического диоксида титана / В. С. Кийко, А. В. Павлов, В. А. Быков // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 11. ― С. 57‒63.

10. Вайспапир, В. Я. Бериллиевая керамика для современных областей техники / В. Я. Вайспапир, В. С. Кийко // Вестник воздушно-космической обороны. ― 2018. ― № 1 (17). ― С. 59‒69.

11. Кийко, В. С. Теплопроводность и перспективы применения ВеО-керамики в электронной технике / В. С. Кийко, В. Я. Вайспапир // Стекло и керамика. ― 2014. ― № 11. ― С. 12‒16.

12. Lepeshev, A. A. Features of the preparation and study of electrophysical characteristics (BeO + ТiO2)-cеramics by Impedance spectroscopy / A. A. Lepeshev, А. V. Pavlov, N. A. Drokin [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2020. ― Vol. 60, № 3. ― Р. 309‒317.

13. Лепешев, А. А. Особенности получения и исследование электрофизических характеристик (ВеО + + ТiO2)-керамики методом импедансной спектроскопии / А. А. Лепешев, А. В. Павлов, Н. А. Дрокин [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 6. ― С. 55‒63.

14. Кийко, В. С. Аномальные свойства ВеО и керамики на его основе / В. С. Кийко // Неорган. материалы. ― 2001. ― Т. 37, № 11. ― С. 1397‒1401.

15. Кийко, В. С. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия сложной оксидной керамики: BeO‒ТiO2‒C / В. С. Кийко, М. В. Кузнецов, А. Л. Ивановский // Стекло и керамика. ― 2010. ― № 10. ― C. 16‒21.

16. Мазуренко, В. Г. Динамика решетки и аномальные физические свойства оксида бериллия : автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. ― Свердловск : УПИ, 1981. ― 22 с.


Supplementary files

For citation: Drokin N.A., Kiyko V.S., Pavlov A.V., Malkin A.I. Electrophysical properties of BT-30 ceramics. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(6):56-63. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-6-56-63

Views: 303

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)