Материал: Наукоемкие технологии и материалы. сборник трудов региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

(участки 1, 3, 5) и в среде воздуха (Р = 380 Торр) и паров этилового спирта (Р = 2,4 Торр) (участки 2, 4)

Сенсор представляет собой подложку из кристаллического Al2O3, на которой с одной стороны находиться платиновый нагреватель и контактные площадки, а с другой газочувствительная пленка. Размер кристалла 1,51,50,5мм. Сенсор изготавливается методами планарной технологии.

На рисунке 1 показано изменение относительного электриче-

ского сопротивления (Δρ/ρ = (ρ-ρmin)/ρmin 100 %, где ρmin – минимальное значение удельного электрического сопротивления при

данной температуре) при воздействии на пленочный нанокомпозит In35,5Y4,2O60,3)98C2 различных газов (молекулярный водород, пары этилового спирта).

Исследования газовой чувствительности данных композитов

показали, что гетерогенные системы (In35,5Y4,2O60,3)100-ХCХ демонстрируют хорошую чувствительность к различным газам при темпе-

ратуре 270 0С, а скорость изменения электрического сопротивления при этом составляет несколько секунд к восстановительным газам, и порядка 1000 секунд к окислительным (кислород). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что исследуемые пленки являются перспективным материалом для создания чувствительных слоев газовых сенсоров.

УДК 537.9:53.06

ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОКОМПОЗИТОВ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ НА ИХ ОСНОВЕ

Калгин А.В.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: kalgin_alexandr@mail.ru

Поиск и исследование новых магнитоэлектрических (МЭ) материалов является важным вопросом в настоящее время, поскольку в них наблюдается взаимосвязь процессов намагничивания и поляризации (МЭ эффект). Это позволяет на основе МЭ эффекта создавать приборы функциональной электроники, в которых управление осуществляется не только магнитным, но и электрическим полем.

77

Весьма перспективным для практического применения может быть использование МЭ материалов в устройствах МЭ памяти – запоминающего устройства, которое хранит информацию при помощи магнитных моментов, а не электрических зарядов. Важнейшее преимущество этого типа памяти – энергонезависимость, т.е. способность сохранять записанную информацию при отсутствии внешнего питания. Однако до сих пор остается нерешенной проблема записи информации, поскольку используемый в настоящее время подход (генерация магнитных полей с помощью токовых шин) при дальнейшей миниатюризации приводит к увеличению плотности электрических токов. Следствием этого является недопустимый перегрев нанопроводов и электромиграция (перемещение вещества проводника вследствие протекания электрического тока). Вот почему остро стоит задача об альтернативном электростатическом способе воздействия на магнитное вещество, несвязанном с перемещением каких-либо частиц. Оказывается, что природа уже приготовила такое решение в виде сегнетомагнетиков – материалов, в которых электрическое поле вызывает намагниченность (обратный МЭ эффект), а магнитное поле вызывает электрическую поляризацию (прямой МЭ эффект). Повсеместному внедрению этих материалов препятствует то обстоятельство, что в сегнетомагнитных монокристаллах величина МЭ эффекта невелика, что послужило стимулом для создания МЭ композиционных материалов, в которых величина МЭ эффекта значительно больше, чем в сегнетомагнитных монокристаллах.

Исследования МЭ композитов имеют также несомненный фундаментальный научный интерес, так как развивают и углубляют физические представления о процессах, ответственных за возникновение МЭ свойств, которые обусловлены взаимодействием магнитной и электрической подсистем через упругие деформации. Поэтому исследование особенностей МЭ эффекта в ферритпьезоэлектрических структурах, выяснение факторов, влияющих на их МЭ чувствительность, представляют собой актуальную физическую проблему.

Целью настоящей работы является обнаружение и объяснение закономерностей МЭ эффекта (прямого и обратного) в новой группе слоистых керамических композитов PbZr0,53Ti0,47O3- Mn0,4Zn0,6Fe2O4 (PZT-MZF) и установление путей его интенсификации.

78

На начальном этапе изучения прямого МЭ эффекта в двухслойных композитах PZT-MZF с разными толщинами ферритового слоя установлено, что величина МЭ отклика зависит от частоты измерительного магнитного поля, напряженности подмагничивающего поля, объемной доли составляющей композит ферритовой фазы и взаимной ориентации поляризации в пьезоэлектрике PZT и намагниченности в феррите MZF.

Особый интерес представляет собой исследование в композитах обратного МЭ эффекта в силу того, что, с одной стороны, он является малоизученным, а, с другой стороны, - имеет практический интерес, т.к. реализовать его на практике гораздо легче, чем прямой МЭ эффект, тогда как возможности для применений обоих типов эффектов в устройствах электронной техники сравнимы.

К настоящему времени проведены исследования обратного МЭ эффекта в двухслойных структурах PZT-MZF. Установлены зависимости амплитуды изменения магнитной индукции композитов PZT-MZF от напряженности постоянного магнитного поля, температуры, объемной доли композита, амплитуды и частоты электрического поля. Выявлено, что обратный МЭ эффект наиболее сильно проявляется в области электромеханического резонанса композитных образцов и в окрестности температуры Нееля. Полученные результаты объясняются на основе представлений об изменении спин-орбитальных и обменных взаимодействий при деформациях образца, создаваемых пьезоэлектрической пластиной.

УДК 539.23:621.357.7

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИБРО-ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Олейник А.В.

Воронежский государственный технический университет Е-mail: Osheinik8@rambler.ru

Основное влияние вибрации заключается в частичном удалении окисных пленок и продуктов навододораживания, активизации перемещений электролита и процессов формирования зародышей кристаллов и их роста, упрочнения поверхностного слоя [1]. Виброгальваническое восстановление и упрочнение цилиндрической

79

детали. Деталь вращается с частотой 50–60 мин-1, выглаживающий инструмент перемещается вдоль его поверхности с частотой 20–60 двойных ходов в минуту, прижимается с давление 0,1–0,5 МПа (рисунок).

Схема вибрационного гальвано-механического нанесения покрытий на детали произвольно сложной формы: 1- основание; 2 – виброизоляторы; 3 – контейнер; 4 – вибратор; 5 – деталь; 6 – электрод, 7 – электролит с частицами инструментальной среды

На электролит оказывалется виброакустическое воздействие с частотами от 0,05–0,1 КГц до 20–25 КГц. Толщина восстановленного слоя за четыре часа гальвано-механичес-кого железнения, при плотности тока JK=25А/дм2, давлении инструмента Р=2 МПа, частоте перемещений инструмента n=40 мин-1 достигает 1,2 мм на сторону, скоростью восстановления от 0,2 до 0,3 мм/час. Шероховатость поверхности восстановленного слоя Ra 1,25-2,5 мкм (исходная Ra 1,25±0,2 мкм) [2]. Шероховатость возрастает с увеличением катодной плотности тока, при этом возрастает интенсивность образования пузырьков водорода и формирования игольчатой структуры кристаллов. С увеличением частоты колебаний инструмента шероховатость уменьшается. Твердость повышается с исходной HV 230-250 до 450-650 МПа. Увеличение давления инструмента повышает твердость слоя за счет послойногоупрочнения. С повышением частоты колебаний инструмента твердость восстановленного слоя слабо растет. Наибольшая прочность сцепления σсц=250-300 МПа получена при активации поверхности образца в ванне железнения переменным током в сочетании с виброакустическим воздействием.

В ванну (3), имеющую форму U–образного контейнера, закре-

80