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 № 4 в период с 01.01.2016 по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы: 

1. Оптимизация лабораторной технологии изготовления керамического и композиционного пьезоматериалов на основе нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз.

2. Разработка лабораторной технологии изготовления пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 

3. Разработка технологических инструкций по изготовлению в лабораторных условиях пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 

4. Разработка Программы и методик испытаний экспериментальных образцов пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 

5. Изготовление экспериментальных образцов пьезоэлементов, изготовленных из керамического и композиционного пьезоматериалов и проведение испытаний в соответствии с Программой и методиками.

6. Исследование влияние размеров частиц порошков сегнетоэлектрических фаз на свойства пьезоматериалов  и свойства пьезоэлементов на их основе. 

7. Оптимизация  лабораторной технологии получения порошков сегнетоэлектрических фаз по результат  исследования экспериментальных образцов нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз системы ЦТС в рамках технологий, основанных на методе структурного подобия

8. Синтез экспериментальных образцов нано- и ультрадисперсных порошков пьезофаз системы ЦТС в рамках технологий, основанных на методе структурного подобия. 

9. Разработка и изготовление оснастки для герметизации пьезоэлементов, изготовленных из композиционного пьезоматериала.

10. Разработка и изготовление державки  для измерения ЭФП пьезоэлементов, изготовленных из композиционного пьезоматериала.  

11. Проведение оценки РИД, полученных при выполнении НИР, с целью их вовлечения в хозяйственный оборот. 

При этом были получены следующие результаты: 

1. С целью повышения объёмных пьезопараметров пьезоэлементов, формируемых на основе керамического и композиционного пьезоматериалов, изготавливаемых из  нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз осуществлена оптимизация  лабораторной технологии базовых пьезоматериалов. Установлено, что заданные в ТЗ электрофизические параметры пьезоэлементов могут быть достигнуты за счёт увеличения пористости керамического и композиционного пьезоматериалов (в пределах значений регламентируемых ТЗ). Показано, что в случае керамического материала это может быть достигнуто за счёт изменения параметров спекания прессзаготовок, а в случае композиционного пьезоматериала оптимальное значение пористости может быть достигнуто только в случае использования порообразователя, в качестве которого предложен карбонат аммония.

С учётом корректив, внесённых в лабораторную технологию керамического и композиционных материалов, разработаны  лабораторные  технологии (в том числе технологические  инструкции) изготовления пьезоэлементов из керамического и композиционного пьезоматериалов. 

Из керамического и композиционного пьезоматериалов изготовлены экспериментальные образцы  пьезоэлементов, электрофизические свойства которых были исследованы с помощью разработанных Программы и методик испытаний. Эти исследования показали, что предложенные при выполнении данного этапа работы технологические приёмы обеспечивают изготовление пьезоэлементов с электрофизическими параметрами, регламентируемыми в ТЗ. 

 В результате проведённых исследований по  влиянию размеров частиц порошков сегнетоэлектрических фаз на свойства пьезоматериалов и свойства пьезоэлементов на их основе установлено, что оптимальными (для достижения заданных в ТЗ электрофизических параметров у пьезоматериалов и пьезоэлементов) являются порошки сегнетофаз со средним диаметром частиц 180 – 240 нм.

Разработанные технологии способны обеспечить изготовление пьезоэлементов из керамического  и композиционного  материалов с электрофизическими параметрами, заданных в ТЗ: относительная диэлектрическая проницаемость (170 - 200), объёмный пьезомодуль (80 - 94)۰10-12Кл/Н, объёмная пьезочувствительность (50 – 54)۰10-3 В۰м/Н, фактору приёма (4,0 – 5,3) ۰10-12м2/Н, при пористости материала 25 – 35 объ.% 

С целью дальнейшего повышения  объёмных пьезопараметров композиционных пьезоматериалов, в рамках технологий, основанных на методе структурного подобия, проведена оптимизация  лабораторной технологии получения порошков сегнетоэлектрических фаз системы ЦТС, что позволило изготавливать различные по химическому и кристаллохимическому составу. образцы  нано- и ультрадисперсных порошков сегнетоэлектрических фаз указанной системы

2. Разработанные лабораторные технологии изготовления пьезоэлементов из керамического композиционного материалов, изготавливаемых  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 характеристиками.

3. Полученные на этапе результаты полностью соответствуют требованием ТЗ и подтверждаются:

а) данными объективного инструментального анализа;

б) технологическими инструкциями по изготовлению в лабораторных условиях пьезоэлементов из керамических (композиционных) материалов;

в) актами по изготовлению экспериментальных образцов пьезоэлементов из керамических и композиционных материалов;

г) Программой и методиками, а также протоколами испытаний пьезоэлементов из керамических и композиционных материалов,

д) эскизной документацией на разработанную технологическую оснастку;

ж) обоснованием выбора путей получения пьезоэлементов из керамических и композиционных материалов. 

 Прямых аналогов разработанных лабораторных технологий по изготовлению пьезоэлементов с использованием в качестве исходных форм из нано- и ультрадисперсных порошков целевых сегнетоэлектрических фаз не известно.