ТЕМПЕРАТУРНО–ЧАСТОТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ NA-Β-ГЛИНОЗЁМА

Авторы
Файлы

Андриянова Н.П. Барышников С.В. Маловицкий Ю.Н. Статья в формате PDF 158 KB Вещества, обладающие в твёрдом состоянии ионной проводимостью соизмеримой с проводимостью жидких электролитов, называются твердыми электролитами. К таким веществам относятся алюминаты натрия (Na₂O∙nAl₂O₃). Наиболее известными представителями которых являются Na-β(β′′)-глинозёмы. Химические формулы этих модификаций глинозёма имеют вид Na₂O∙11Al₂O₃ и Na₂O∙6,5Al₂O₃, соответственно.

В этих веществах наблюдается большая подвижность ионов натрия при комнатной температуре, а при температурах 130 - 200К обнаружен фазовый переход, который интерпретируется как переход в суперионное состояние. Помимо скачка электропроводности в процессе перехода наблюдается также λ - точка в температурной зависимости теплоёмкости, хаpaктерная для фазовых переходов первого рода. Вместе с тем теория твердых электролитов слабо разработана вообще и для Na-β-глинозёмов в частности. Так, не известна функция распределения плотности локализованных состояний в запрещенной зоне, не найдены легирующие добавки оптимальным образом создающие распределение кластерных группировок (AlO₄)^5- и (AlO₆)^9- и стабилизирующие неустойчивую кристаллическую структуру.

Целью данной работы являлось исследование влияния примесных атомов с различной электронной структурой на диэлектрические свойства Na-β-глинозёмов. В качестве объекта исследования были выбраны образцы Na-β-глинозёма легированного Cu, Y и Pb в количестве 3-6 ат.%. Образцы для измерения готовились по методике описанной в [1]. Предполагалось что ионы Cu и Y, как элементы с малой энергией вырождения электронных уровней, могли повлиять на электронную подсистему твердого электролита; ионы Pb могли изменить фононный спектр.

Диэлектрические измерения проводились на частотах 10², 10³, 10⁴ и 10⁶ Hz. На частотах 10², 10³, 10⁴ Hz использовался измеритель импеданса E7-14, на частоте 10⁶ Hz - E7-12. В качестве электродов использовались электроды из возжонного серебра. Исследования проводились в температурном интервале 300 - 600 К. Температурная стабилизация составляла порядка 1 K. Перед измерениями для удаления адсорбированной воды образцы прогревались и выдерживались около часа при температуре порядка 400 К.

Как показывают исследования, при комнатной температуре диэлектрическая проницаемость на частоте 10²Гц имеет значения порядка 10³ и с ростом частоты убывает до значений порядка 50 на частоте 10⁶Гц. Причем частотную зависимость диэлектрической проницаемости для Na-β-глинозёмов нельзя описать простой формулой Дебая, что говорит о некотором наборе поляризационных механизмов с различными временами релаксации. Используя аналитическую зависимость для диэлектриков с большим числом времен релаксаций:

(1)

получаем, что для совпадения экспериментальных точек с теоретической кривой (1) при комнатной температуре приходится положить что: wt >>1, De >> e_¥, a = 0,76 для частот 10²¸10³ Гц и a = 0,74 для частот 10³¸10⁶ Гц. С ростом температуры происходит рост e, tgd и уменьшение коэффициента a (см. таблицу).

Таблица 1. Зависимость роста температуры и роста e, tgd и уменьшение коэффициента a

T.К	ε′ (10²Гц)	ε′ (10³Гц)	ε′ (10⁴Гц)	a
295	685	335	186	0,75
375	1846	661	331	0,71
475	55812	8526	2150	0,41
575	412943	34549	5889	0,29

При введении примесей появляется дополнительный механизм релаксации, что хорошо заметно на кривых tgd(w).

Рисунок 1. Зависимость tgδ от T для Na-β-глинозёма легированного Cu

Для описания дисперсии ε Na-β-глинозёмов легированных Cu, Y и Pb, в которых спектр является размытым, важен параметр α, хаpaктеризующий распределение времен релаксации. Он может быть найден из экспериментальных данных.

На рисунках 2 - 4 представлены полученные зависимости α от Т. При температурах 380 - 400 K наблюдаются пики, которые возможно связаны с наличием кристаллизационной воды в образцах.

Рисунок 2. α(T) для Na-β-глинозёма легированного Cu, Pb и Y

Зная температурные зависимости tgδ при различных частотах можно получить величины потенциального барьера для исследуемых веществ, воспользовавшись формулой:

(2)

Произведя вычисления получаем следующие значения:

U_Pb=0,85 эВ, U_Cu=0,91 эВ, U_Y=1,51 эВ.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что при температурах ниже 600 К в Na-β-глиноземах необходимо учитывать многоосцилляторные процессы. При температурах выше 600 K эти процессы перестают действовать и становится возможным описать частотную зависимость диэлектрической проницаемости простой формулой Дебая.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Левицкий Ю.Т., Маловицкий Ю.Н., Пушкин А.А. Электронная электропроводность в системе Na₂O∙nAl₂O₃ - Y₂O₃. Неорганические материалы. - 2003, №9. - С. 971.

ПЛОСКАЯ КРУПНОГАБАРИТНАЯ ЭЛЛИПТИЧЕСКАЯ ГАЗОСТАТИЧЕСКАЯ ОПОРА

Статья в формате PDF 124 KB...

28 07 2026 13:17:35

СНОПОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

Статья в формате PDF 270 KB...

27 07 2026 5:56:14

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ В ТРАВЕ ОВСА ПОСЕВНОГО

Изучен химический состав травы овса посевного. Качественными реакциями обнаружены аминокислоты, крахмал и флавоноиды. Разработана методика спекторофотометрического определения суммы аминокислот по реакции с нингидрином. Установлено, что в траве овса содержится до 1% аминокислот в пересчете на кислоту глютаминовую. ...

26 07 2026 19:12:40

ЗАВИСИМОСТЬ СОСТОЯНИЯ ФЕНОТИПИЧЕСКОГО СОСТАВА ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ОТ СТАДИИ РАКА ЛЕГКОГО

Статья в формате PDF 116 KB...

25 07 2026 11:30:15

Оценка состояния здоровья недоношенных детей, перенесших искусственную вентиляцию легких в неонатальном периоде

Статья в формате PDF 101 KB...

24 07 2026 13:50:34

АКТИВНОСТЬ КИШЕЧНЫХ ФЕРМЕНТОВ В ФАЗУ РЕМИССИИ ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ПРОВЕДЕННОЙ ТЕРАПИИ, ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЗАБОЛЕВАНИЯ, ОСОБЕННОСТЕЙ КЛИНИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ И ПОЛА ПАЦИЕНТОВ

Статья в формате PDF 119 KB...

23 07 2026 8:25:56

ВЛИЯНИЕ СТАФИЛОКОККОВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ НА СТРУКТУРУ ПЕЧЕНИ В РАЗНЫЕ СРОКИ БЕРЕМЕННОСТИ У ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС

Статья в формате PDF 111 KB...

22 07 2026 1:19:24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ КОНТАКТА В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ

Статья в формате PDF 459 KB...

21 07 2026 4:37:25

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОЛЬНЫХ РЕЦИДИВИРУЮЩИМ ВУЛЬВОВАГИНАЛЬНЫМ КАНДИДОЗОМ В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ (РОССИЯ)

Статья в формате PDF 111 KB...

20 07 2026 14:41:45

Новые модели развития высшей школы в условиях формирования инновационной экономики

Статья в формате PDF 330 KB...

19 07 2026 23:33:23

ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ЛЕЧЕНИИ КОРОВ И ТЕЛОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КРИОТЕРАПИИ И ОЗОНОИРОВАННЫМИ ГОМЕОПАТИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ

Бесплодие является одним из главным заболеванием коров. По причине непригодности к воспроизводству из стад выбывает более половины животных. По этой причине сельскохозяйственные предприятия терпят существенные убытки. В настоящее время в производстве требуются современные методы лечения, которые отличались бы высокой эффективностью, широким спектром действия, низкозатратностью. Авторы считают, что такой инновационной технологией является лечение нарушения воспроизводительной системы коров и телок с использованием метода криотерапии и озонированными гомеопатическими препаратами. ...