Abstrait

Caractéristiques des céramiques de type hollandite à haute teneur en k dopées par le cuivre

 Nikolaï Gorchkov

Les oxydes complexes de type hollandite Ax(Ti,M)8O16 (A est un cation non charpente et M est un métal de transition se substituant à Ti4+ dans la charpente) sont caractérisés par une polarisabilité élevée en raison de la mobilité des ions alcalins, incorporés dans les canaux 1-D, et de la valence variable des métaux de transition. Ces caractéristiques structurelles permettent de considérer les solutions solides de type hollandite comme des alternatives aux matériaux céramiques non ferroélectriques de type pérovskite (CaCu3Ti4O12 et Ba(Fe0,5Nb0,5)O3) présentant des valeurs élevées (ε~104) de la constante diélectrique dans une large gamme de température et de fréquence. Cependant, les méthodes traditionnelles utilisées pour produire les solutions solides de type hollandite sont compliquées. Dans ce rapport, nous présentons une technologie en deux étapes pour la synthèse de hollandites dans le système K2O-CuO-TiO2. Cette méthodologie est basée sur l'utilisation du polytitanate de potassium amorphe modifié dans des solutions aqueuses de sels de cuivre comme matériau précurseur. La présence d'une surface interne bien développée de paillettes de PPT stratifiées permet d'introduire les ions de métaux de transition directement dans la structure du matériau précurseur. Les conditions expérimentales optimales du traitement chimique (pH, concentration de la solution aqueuse, doses de PPT) ainsi que du traitement thermique suivant (régimes thermiques) qui permettent de produire des titanates de potassium de type hollandite contenant du cuivre ont été déterminées. À cet égard, la méthode de production de céramiques frittées à 1000-1100 °C à partir de solutions solides en poudre de type hollandite a été proposée et les propriétés électriques des échantillons de céramique obtenus ont été étudiées dans la gamme de fréquences de 1 MHz à 0,1 Hz. La constante diélectrique et la tangente des pertes diélectriques pour les échantillons de céramique calcinés à 1075 °C étaient respectivement de 104-105 et de 0,2-0,9. Le matériau synthétisé peut être utilisé pour la production de diélectriques céramiques tels que des composites fonctionnels à matrice polymère remplis de céramiques à haute teneur en k. Cette recherche a été soutenue financièrement par la Fondation scientifique russe (projet – 19-73-10133).