Uticaj mehaničke aktivacije na svojstva MgO-TiO2 elektrokeramike

Abstract

Intenzivan razvoj elektronike najvećim delom zavisi od razvoja novih materijala, koji se pored strogo određenog sastava odlikuju i tačno određenom raspodelom defekata i primesa. Sa sve rasprostranjenijom primenom tehnike u svakodnevnom ljudskom životu javlja se sve veća potreba za novim materijalima koji zadovoljavaju sve strožije zahteve savremene tehnologije kako po pitanju karakteristika, tako i po pitanju funkcionalnosti a u novije vreme sve više i pitanje ekonomičnosti. Materijali koji imaju značajnu ulogu u savremenoj elektrotehnici su keramički materijali zbog svojih izuzetnih funkcionalnih svojstava. Pomenuta svojstva u najvećoj meri zavise od načina pripreme i obrade materijala. Elektronska keramika se najčešće dobija procesom sinterovanja. U najopštijem smislu, može se reći da sinterovanje predstavlja oblik kompaktiranja disperznih smeša materijala, ili ispresaka dobijenih njihovim hladnim oblikovanjem, na temperaturama nižim od temperature topljenja jedne od bazičnih komponenati, u cilju konsolidacije disperznog sistema i obezbeđivanja određenog skupa fizičko-hemijskih, mehaničkih i električnih svojstava. Aktuelnost i značaj istraživanja u oblasti proučavanja elektronskih keramika iskazuje i niz naučnih časopisa u stručnoj literturi. Među materijalima koji su od posebnog interesa zbog svoje primene u elektronici su svakako keramike na bazi titanata. Ubrzani razvoj mobilne telefonije kao i drugih telekomunikacionih sistema zahtevaju upotrebu dielektrika koji se koriste u mikrotalasnoj oblasti. Zbog svojih dobrih električnih svojstava magnezijum titanatna keramika se koristi u izradi mikrotalasnih frekventnih rezonatora i antena, u filterima i oscilatorima za aplikaciju u komunikacionim sistemima. Još se primenjuje za izradu integrisanih kola i aktuatora, a predstavlja i bazični materijal pri izradi višeslojnih kondenzatora. Uslove koji ovi materijali treba da zadovolje su prvenstveno što niže vrednosti dielektričnih gubitaka (tj. tangensa ugla gubitaka tgδ, odnosno što veći faktor dobrote Q) i visoke vrednosti dielektrične konstante. Navedena svojstva elektrokeramike zavise prvenstveno od uslova i načina pripreme polaznih komponenti. Postoji više različitih metoda za sintezu magnezijum titanata koji su do sada poznati iz literture. Među njima su najčešće korišćeni sol-gel tehnike, koprecipitacija, sprej piroliza. Od reakcija u čvrstoj fazi poslednjih godina najzastupljenija je metoda mehaničke aktivacije. Mehanička aktivacija je često korišćena tehnika promena fizičko-hemijskih svojstava disperznih sistema. Često je korišćena tehnologija za dobijanje prahova zbog svoje jednostavnosti i mogućnosti dobijanja većih količina materijala što utiče na nižu cenu konačno proizvedenih komponenti. Ovakvim tretmanom polaznih prahova dolazi do kontrolisane destrukcije materijala kao i do intezivnog prenosa mehaničke energije na prahove. Dobro je poznato da je reakciona sposobnost materijala posledica strukturnih svojstava. Stoga mehaničkom aktivacijom narušena prvobitna struktura sistema dovodi do ubrzavanja procesa sinteze i sinterovanja materijala u kojima se koristi aktivirani prah. U ovom radu smeša prahova je mehanički aktivirana u visoko energetskom planetarnom mlinu sa kuglama u različitim dužinama vremena. Cilj istraživanja je ispitivanje mikrostrukturnih svojstava polaznih i u različitim vremenskim periodima mehanički aktiviranih prahova, procesa generacije strukturnih defekata, formiranje i evolucija faznog sastava i mikrostrukture u procesu dobijanja funkcionalnih elektrokeramičkih materijala. Za formiranja dielektrika sa najboljim električnim svojstvima i najvećom gustinom određeno je optimalno vreme mehaničke aktivacije i temperatura sinterovanja. Takođe, ispitan je uticaj režima mehaničke aktivacije na temperaturu sinterovanja i utvrđen tok reakcije u čvrstoj fazi u izotermskim uslovima sinterovanja sistema MgO-TiO2.