Создано новое пористое стекло, которое может использоваться в СВЧ-устройствах
Российские и немецкие специалисты создали новую разновидность пористого стекла. При этом в поры стеклокерамической матрицы вводились частицы титаната бария-стронция. Получившийся материал может найти своё применение в производстве сверхвысокочастотных устройств. Данное исследование было освещено в журнале Materials.
Человечество давно уже привыкло к диэлектрикам; так называют вещества, которые плохо проводят электрический ток, но способны поляризоваться под воздействием электрического поля. Существуют ещё и сегнетоэлектрики – вещества, которые похожи на диэлектрики, но в определённом промежутке температур способны к самопроизвольной спонтанной поляризации. Такие необычные свойства в последнее время привлекли пристальное внимание исследователей. На основе сегнетоэлектриков можно создавать разнообразные сверхвысокочастотные устройства, такие как перестраиваемые конденсаторы, фазовращатели для антенн, фазированные решётки для радаров, управляемые фильтры, лабораторные стерилизаторы и т. д.
Современные исследователи пытаются создавать композитные материалы, которые сочетали бы свойства сегнетоэлектриков и обычных диэлектриков. Это позволяет существенно улучшить характеристики таких материалов. Названные выше немецкие и российские исследователи и выполнили такую задачу, создав композитный материал на основе стеклокерамики. В основе матрицы этих структур лежит стекло, содержащее металлические частицы, оно является обычным линейным диэлектриком. В эту матрицу учёные внедрили сегнетоэлектрический раствор на основе титаната бария-стронция. Для этого была проведена реакция ионного обмена между силикатным стеклом (KFeSi) и несколькими расплавами — LiNO3 и NaNO3. Было выяснено, что такой метод позволяет регулировать размер пор в широких пределах, а это влияет на эффективность заполнения их титанатом бария-стронция; в результате была получена возможность изменять электрические характеристики данного композита. Авторы работы сформировали стеклянные матрицы с порами необходимых габаритов и добились их равномерного заполнения титанатом.
Созданный материал обладает высокой диэлектрической проницаемостью, при этом в несколько раз уменьшаются потери. Также он позволил доказать, что отжиг стеклокерамических соединений в кислородной среде положительным образом влияет на их свойства.
Сегнетоэлектрики впервые были обнаружены в 1920 году. Первым таким веществом стала, собственно, сегнетова соль — NaKC4H4O64H2O. У этого вещества были обнаружены необычные поляризационные свойства: вектор поляризации под действием внешнего электрического поля способен изменять знак.
