Исследователи из города Иваново изучили новый композитный материал, который представляет интерес для развития электронной техники. Эксперименты показали, что небольшое количество оксида никеля существенно меняет диэлектрические свойства материала.
Титанат бария используют при производстве конденсаторов, датчиков и пьезоэлектрических устройств. Он интересен благодаря своей способности изменять поляризацию под действием внешнего поля. Кроме того, этот материал исследуют как основу для фотокатализаторов - веществ, способных ускорять разложение загрязняющих соединений под действием света.
В своей работе исследователи попытались изменить свойства титаната бария, добавив к нему оксид никеля в количестве 1%. Полученный композитный материал синтезировали растворным способом с последующей термической обработкой при температуре 1000°C.
Главный результат исследования - существенное изменение диэлектрических свойств материала. При изучении суспензий полученных порошков в силиконовом масле ученые обнаружили, что добавление оксида никеля увеличивает измеренную диэлектрическую проницаемость на низких частотах примерно в 32 раза: с 3,15 до 100. Этот показатель характеризует способность системы поляризоваться под действием электрического поля. Наблюдаемый эффект ученые связывают, в частности, с накоплением электрических зарядов на границах между титанатом бария и оксидом никеля. Изменения коснулись и других характеристик. Удельная поверхность порошка увеличилась с 2,83 до 4,04 м2/г, а расчетная ширина оптической энергетической щели уменьшилась с 3,00 до 2,77 эВ. Это означает, что добавка оксида никеля влияет не только на диэлектрические свойства материала, но и на его взаимодействие со светом.
Вместе с тем эксперименты выявили важную особенность: улучшение одних характеристик не обязательно приводит к улучшению всех остальных. Для проверки фотокаталитических свойств ученые использовали родамин Б - органический краситель, который служит модельным загрязнителем. Под воздействием ультрафиолета в водной среде исходный титанат бария обеспечил разложение 69% красителя за 90 минут, тогда как для композитного материала этот показатель составил всего 45%. При освещении видимым светом результаты составили соответственно 31% и 14%.
Эта работа имеет важное практическое значение. Исследование помогло нам понять, как в дальнейшем управлять свойствами функциональных материалов с помощью небольших добавок, - отмечает научный сотрудник лаборатории «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» Константин Иванов. - Полученные результаты могут быть полезны при разработке материалов для электронной техники и дальнейшего исследования свойств фотокатализаторов.
Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда. Более подробно с исследованием можно ознакомиться, перейдя по ссылке.
Фото: ИХР РАН
Источник: Минобрнауки России
