Достижения лаборатории

 

 

 

 

 

Пьезоэлектрические керамики

 

В многокомпонентной системе сегнетокерамических твердых растворов на основе титаната калия висмута – цирконата свинца, легированной сложными добавками, получены высокие значения точек Кюри Т_С = 410-600 К; диэлектрической проницаемости e = 600-2100 и пьезоэлектрических модулей d₃₃ = (100-200).10^-12 Кл/Н, d₃₁ = (20-50).10^-12 Кл/Н; большие отношения пьезоэлектрических моделей d₃₃/d₃₁ = 3,8-9,0.  (Материалы защищены авт. свид. № 939425; 1731761). Высокие рабочие температуры и малые уходы параметров керамик даже при воздействии сильных электрических и механических полей позволяют рекомендовать их для использования в высокотемпературных сенсорах динамических давлений, акселерометрах, системах зажигания и датчиках детонации в автомобилях.

Изоморфизм, присущий твердым растворам титаната калия висмута – цирконата свинца, дает почти неограниченные возможности для изменения свойств этих материалов в широких пределах на основе создания многокомпонентных систем. Так, например, введение в эту систему титаната свинца смещает точку Кюри в область более высоких температур (Т_С = 400-680 К) и расширяет рабочий диапазон температур при сохранении больших значений пьезоэлектрических параметров. (Получены авт. свид. № 114662; 1682352 и патент РФ № 1787981). Такая керамика применяется в частности в малогабаритном высокотемпературном пьезоэлектрическом датчике быстропеременных давлений для отработки оптимальных режимов компрессоров холодильных машин (рис. 1), в приборе для оперативной диагностики трубопроводов атомных электростанций (рис. 2) и др.

Специально разработанные материалы на основе титаната висмута с добавками оксида вольфрама имеют очень малое (около 3%) изменение пьезомодуля  d₃₃ в интервале температур 10-150 К. (На материалы получено авт. свид. № 1100271). Это позволяет использовать такие материалы в акустических преобразователях, эффективно и стабильно работающих в области очень низких (гелиевых и азотных) температур.

 

Электрострикционные керамики

 

         Проведенные исследования позволили получить ряд сегнетоэлектрических керамических материалов с сильно размытым фазовым переходом на основе твердого раствора магнониобата свинца – цирконата титаната свинца, обладающих высокими электрострикционными коэффициентами (Q₁₁ = 3,6?10^-2 Кл²/м⁴,  М₁₁ = 12?10^-16 м²/В²) в широком температурном диапазоне (до 450 К), малым электромеханическим гистерезисом (<5%) и практически полным отсутствием остаточной деформации. (На разработанные материалы получен патент РФ, 2006 г.).

         Электрострикционная керамика может найти широкое применение в разнообразных технических устройствах и, прежде всего, в исполнительных механизмах для создания точных механических перемещений. По сравнению с известными магнитострикционными и пьезоэлектрическими управляющими приводами электрострикционные устройства выгодно отличаются малым гистерезисом, отсутствием старения, высокочастотностью и экономичностью. В зависимости от конструкции и габаритов такие приводы обеспечивают, например, перемещения до 80 мкм при напряжении до 800 В. Развиваемые приводом усилия составляют величину ~ 10⁷ Н/м² = 1 кгс/мм².

 

 

УВЧ и СВЧ диэлектрические керамики

 

Титансодержащие керамические материалы: тетратитанат бария, дибариевый нонатитанат, барий-самариевый титанат  обладают низкими диэлектрическими потерями (tgd < 10^-4), а также высокой температурной стабильностью диэлектрической проницаемости (ТКe » 5?10^-6 К). В совокупности с достаточно высокой диэлектрической проницаемостью e » 40 в одних и e » 80 в других материалах эти свойства позволяют получать поликристаллические материалы для подложек микрополосковых схем, работающих в диапазоне 5 – 10 ГГц. Благодаря малому размеру зерна и высокой плотности поверхности эти керамики хорошо полируются, обладают хорошей адгезией и легко металлизируются. Поскольку собственная добротность резонаторов из таких материалов составляет от 2000 до 8000 на частоте 1 ГГц, а ТКЧ равен (3-5)?10^-6, эти материалы могут использоваться для изготовления диэлектрических резонаторов СВЧ-фильтров в устройствах радиосвязи.

 

 

Малогабаритный высокотемпературный датчик быстропеременных давлений

 

 

 Датчик используется для оптимизации режима работы компрессора и оценки эффективности всего процесса в целом.

 

 Основные параметры датчика:

 

1. Диапазон динамических давлений -                            10^-2 – 2,5 МПа

2. Диапазон частот -                                                           5 - 20?10 Гц

3. Суммарная погрешность к воздействию

    температуры и временная погрешность -                    не более 1%

4. Габариты:

    диаметр -                                                                          4 мм

    длина -                                                                              10 мм

 

Примечание:  Чувствительность датчика и верхняя рабочая температура

                         определяются типом пьезоэлектрического материала,

                         используемого для изготовления пьезоэлемента.

 Переносной малогабаритный прибор шумовой диагностики

 

Прибор позволяет автоматически определять зону контроля, работает в автономном режиме с цифровым и аналоговым выводом информации, имеет автоматическую калибровку чувствительности и рассчитан на диапазон частот 30 - 300 кГц.