CC BY
8Выпуск 95, 2021
Вестник ЛмГУ
27
Физика. Материаловедение. Космонавтика
УДК 537.226
Павлов Алексей Владимирович
Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: [email protected] Pavlov Alexey Vladimirovich Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: [email protected] Стукова Елена Владимировна Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: [email protected] Stukova Elena Vladimirovna Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: [email protected] Зотова Оксана Васильевна Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: [email protected] Zotova Oksana Vasilievna Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: [email protected] Голубева Ирина Анатольевна Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: [email protected] Golubeva Irina Anatolyevna Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: [email protected]
ЭВОЛЮЦИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИТРИТА НАТРИЯ, ВНЕДРЕННОГО В НАНОПОРЫ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ
EVOLUTION OF THE DIELECTRIC PROPERTIES OF SODIUM NITRITE INTRODUCED INTO ALUMINUM OXIDE NANOPORES
Аннотация. В работе представлены результаты исследования эволюции диэлектрических свойств нанокомпозитных образцов NaN0/Al203 с размером пор 100 и 70 нм. Образцы были
28
Вестник АмГУ
Выпуск 95, 2021
исследованы методом диэлектрической спектроскопии. Показано, что в наноразмерном нитрите натрия, внедренном в пористый оксид алюминия, наблюдается эффект «старения», связанный со временным фактором. Отмечается понижение значений диэлектрической проницаемости при длительном хранении образца в нормальных условиях.
Abstract. This work presents the results of studying the evolution of the dielectric properties of nanocomposite NaN0/Al203 samples with pore sizes of 100 and 70 nm. The samples were examined by dielectric spectroscopy. It is shown that in nanosized sodium nitrite embedded in porous aluminum oxide, the effect of «aging» associated with the time factor is observed. A decrease in the values of the dielectric constant is observed during long-term storage of the sample under normal conditions.
Ключевые слова: сегнетоэлектрик, нитрит натрия, диэлектрическая проницаемость, фазовый переход.
Key words: ferroelectric, sodium nitrite, dielectric constant, phase transition.
DOI: 10.22250/j asu.95.4
В настоящее время большое внимание уделяется изучению различных свойств материалов, полученных путем внедрения вещества в пористые матрицы, размер пор которых лежит в нанометро-вом диапазоне. Изменения диэлектрических свойств сегнетоэлектриков, внедренных в нанопористые матрицы, вызывают большой интерес у исследователей, так как у некоторых материалов происходит смещение фазового перехода или расширение сегнетоэлектрической фазы.
Результаты исследований нитрита натрия, внедренного в пористые стекла, искусственные опалы, с различными размерами пор, опубликованы в работах [1-5]. В настоящей работе приводятся результаты исследований NaN02 в матрицах пористого А1203 с размерами пор 70 и 100 нм с целью определения существования эффекта старения как самопроизвольного необратимого изменения свойств нанокомпозита.
Исследования [2, 3] для мезопористых силикатных матриц SBA-15 (размер пор 52 А) и МСМ-41 (размер пор 20А и 37А), заполненных нитритом натрия, показали, что наблюдаются изменения диэлектрических свойств при последовательных циклах нагрева - охлаждения (рис. 1). При первом прогревании максимум диэлектрической проницаемости ярко выражен и сдвинут по сравнению с объемным образцом NaN02. Однако при последующих циклах, начиная с 5 - 6-го, максимум уменьшается и размывается, становясь незначительным. Образцы, находящиеся при комнатной температуре длительное время, также «стареют», но значительно медленнее [2].
Рис. 1. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости на частоте 1 МГц для ЫаЫ02. внедренного в МСМ-41 с размером пор 37 А, измеренная при первом, третьем и пятом нагревах [2].
Выпуск 95, 2021
Вестник АмГУ
29
Для исследования эффекта старения измерения образцов нитрита натрия, внедренного в поры оксида алюминия, проводились на частоте 1 МГц. Первоначально образцы были измерены один раз в цикле нагрев - охлаждение. Через шесть месяцев образцы измерялись повторно, в ходе нескольких последовательных циклов нагрев - охлаждение. Результаты проделанных исследований приведены на рис. 2, 3.
о--
130 140 150 160 170 ISO Т, °С
Рис 2. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости на частоте 1 МГц (нагрев) для образца NaNCh/АЬОз с размером пор 70 нм (1 - первоначальное измерение, 2 - три последовательных измерения, спустя шесть месяцев).
25
О--
130 140 150 16D 170 ISO Т, °С
Рис. 3. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости на частоте 1 МГц (охлаждение) для образца NaN02/Al203 с размером пор 70 нм (1 - первоначальное измерение, 2 - три последовательных измерения, спустя шесть месяцев).
30
Вестник ЛмГУ
Выпуск 95, 2021
Анализируя графики (рис. 2 и 3) для образца КаТЧ02/А1203 с размером пор 70 нм, можно сделать вывод, что значения диэлектрической проницаемости практически не меняются в при последовательных циклах нагрев - охлаждение, но существенно отличаются от значений цикла, измеренного ранее (за шесть месяцев). Это может быть связано с несколькими факторами: 1) с уменьшением концентрации ЫаЫ02 в порах А1203 как следствие вытеснения нитрита натрия из пор благодаря его абсорбирующей способности; 2) с постепенным окислением нитрита натрия, когда часть его превращается в нитрат натрия. Эти изменения наблюдаются как при нагреве, так и при охлаждении. Температурный максимум диэлектрической проницаемости, соответствующий фазовому переходу, не изменяется, но по сравнению с первым проходом при дальнейших циклах измерения происходит его постепенное размытие, что также может свидетельствовать о частичном окислении нитрита натрия. Таким образом, можно сделать вывод, что на эволюцию диэлектрических свойств нитрит натрия большее влияние оказывает временной фактор в порах оксида алюминия, имеющий сильную зависимость от времени.
Для образца нитрита натрия, внедренного в поры 100 нм, наблюдаются аналогичные процессы: значительное изменение величины диэлектрической проницаемости от времени и незначительное изменение величины диэлектрической проницаемости от последовательных проходов.
Таким образом, для нитрита натрия, внедренного в матрицу пористого оксида алюминия, эволюция диэлектрических свойств при последовательных циклах нагрев - охлаждение практически не наблюдается по сравнению с нитритом натрия в матрицах на основе оксида кремния [2, 3]. Следовательно, на эволюцию диэлектрических свойств может оказывать влияние материал матрицы внедрения.
1. Барышников, С.В., Чарная, Е В., Стукова, Е.В., Michel, D., Tien, С., Милинский, А.Ю. Эволюция NaN02 в пористых матрицах // ФТТ. - 2004. - Т. 46, № 12. - С. 2224.
2. Барышников, С.В., Стукова, Е.В., Чарная, Е.В., Cheng, Tien, Lee, М.К., Bohlmann, W., Michel, D. Диэлектрические и ЯМР-исследования нанопористых матриц, заполненных нитритом натрия //ФТТ. - 2006. - Т. 48. -С. 551-557.
3. Барышников, С.В., Чарная, Е.В., Стукова, Е.В., Michel, D., Адриянова, Н.П., Tien, С. Диэлектрические параметры мезопористых решеток заполненных NaN02 // ФТТ. - 2007. -Т. 49, № 4. - С. 751-755.
4. Барышников, С.В., Чарная, Е.В., Стукова, Е.В., Michel, D., Tien, С., Милинский, А.Ю. Диэлектрические свойства смешанных сегнетоэлектриков NaN02-KNC>3 в нанопористых силикатных матрицах // ФТТ. - 2009. -Т. 51, №6. - С. 1772-1776.
УДК 62-7
Огородников Александр Александрович
Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: aleksandrogorodniko у [email protected] Ogorodnikov Alexander Alexandrovich Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: aleksandrogorodnikov 123 @gmail .com Фомин Дмитрий Владимирович Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: [email protected] Fomin Dmitrii Vladimirovich Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: [email protected]
