Сведения о ходе выполнения проекта по теме "Разработка инновационных, низкотемпературных, экологически чистых технологий нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз, а также технологий изготовления, на их основе, высокоэффективных керамических (композиционных) материалов и пьезоэлементов, характеризующихся оптимальным сочетанием и высокой эксплуатационной стабильностью электрофизических параметров, предназначенных для обеспечения элементной базой импортозамещающих приборов ультразвуковой диагностики нового поколения". 
 

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28.11.2014 г. № 14.578.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014- 2020 годы» на этапе № 3 в период с 01.07.2015 по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы: 

1 Исследование влияния размеров частиц порошков пьезоэлектрических фаз легированного титаната свинца и степени их совершенства на тип и степень структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала;

2 Определение влияния степени структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала на его электрофизические параметры (ЭФП);

3 Определение влияния лиофильных и лиофобных стеклофаз боратных и висмут- содержащих систем на ЭФП керамического пьезоматериала;

4 Отработка и оптимизация составов керамического и композиционного пьезоматериалов;

5 Разработка лабораторных технологий изготовления керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз;

6 Разработка технологических инструкций по изготовлению в лабораторных условиях керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз;

7 Изготовление экспериментальных образцов керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз.

8 Разработка  Программы и методик испытаний  экспериментальных образцов керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз и проведение их испытаний;

9 Изготовление экспериментальных образцов, содержащих лиофильные и лиофобных стеклофазы боратных и висмут- содержащих систем;

10 Разработка и изготовление комплекта технологической оснастки для металлизации спеченных пьезозаготовок; 

11 Разработка и изготовление лабораторной установки для оценки объемной пьезочувствительности. 

При этом были получены следующие результаты: 

На основе данных, полученных в результате выполнения ТЗ 1 и 2 этапов проекта по типам матриц метода структурного подобия, их сорбционным свойствам, параметрам деструкции продуктов сорбции и кристаллохимическим характеристикам формирующихся нано- и ультрадисперсных порошков сегнетофаз разработаны лабораторные технологии изготовления керамических и композиционных пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз на базе легированного титаната свинца. В рамках этапов разработки этих технологий исследовано влияния размеров частиц пьезоэлектрических фаз легированного титаната свинца и степени их совершенства на тип и степень структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала, а также Определено влияние степени структурирования мезо- и микроуровней пьезоматериала на его ЭФП.

В рамках повышения эффективности технологий пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков легированного титаната свинца, определено влияние лиофильных и лиофобных стеклофаз боратных и висмутсодержащих систем на ЭФП пьезокерамического композиционного материала, а также осуществлены отработка и оптимизация составов керамического и композиционного материалов.

Разработаны технологические инструкции по изготовлению в лабораторных условиях керамического и композиционного материалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз и изготовлены экспериментальные образцы керамического и композиционного материалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз, в том числе содержащие в своём составе лиофильные и лиофобные стеклофазы боратных и висмутсодержащих систем. Разработаны Программы и методики испытания экспериментальных образцов керамического и композиционного материалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз и проведены эти испытания. 

Разработанные технологии способны обеспечить изготовление керамических и композиционных материалов с технологическими, физическими и электрофизическими параметрами материалов, заданных в ТЗ: по температуре получения (970 – 1050оС), плотности (6,3 - 6,5 г/см3), размеру зёрен (500 – 5000 нм), относительной диэлектрической проницаемости (100 – 250), объёмному пьезомодулю (80 – 94)•10-12Кл/Н, при отношении Kt/Kp > 10 

Разработанные лабораторные технологии изготовления керамического композиционного материалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков целевых сегнетоэлектрических фаз (по отдельным технологическим операциям, а также по прекурсорам), как с научной, так и с технической точки зрения являются новыми.

Новыми являются и разработанные технологические приёмы, позволяющие управлять микроструктурой керамических и композиционных материалов, а также их механическими и прочностными характеристиками.

Полученные результаты полностью соответствуют требованием ТЗ и подтверждаются: а) данными объективного инструментального анализа; б) технологическими инструкциями по изготовлению в лабораторных условиях нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз и керамических (композиционных) материалов на их основе; в) актами по изготовлению экспериментальных образцов керамических и композиционных материалов на основе сегнетоэлектрических фаз легированного титаната свинца; г) Программой и методиками, а также протоколами испытаний керамических и композиционных материалов, изготовленных из  нано- и ультрадисперсных порошков целевых сегнетоэлектрических фаз, а также стеклофаз; д) эскизной документацией на разработанную технологическую оснастку; обоснованием выбора путей получения пьезокерамических материалов с использованием нано- и ультрадисперсных порошков сегнетофаз.

Прямых аналогов разработанных лабораторных технологий по изготовлению керамических и композиционных анизотропных материалов из нано- и ультрадисперсных порошков целевых сегнетоэлектрических фаз не известно.

По результатам исследований подана заявка на изобретение: «Способ изготовления керамических пьезоматериалов из нано-  или ультрадисперсных порошков фаз кислородно-октаэдрического типа».