Search academic texts

Registration Number

0423U100180, Candidate dissertation

Title

Rheological properties and structuring of BaTiO3 nanopowder-based suspensions during the formation of dielectric layers by tape casting method

Author

Serhii E. Ivanchenko,

popup.head Andrii V. Ragulya
popup.opponent Olexandr O. Sapronov
popup.opponent Yevheniy O. Pashchenko

Status

Кандидат технічних наук, 05.16.06, Порошкова металургія та композиційні матеріали

Date

11-10-2023

Description

Застосовано ряд нових методичних підходів до аналізу зміни структури суспензії під дією зсуву. Розроблено метод нормування ступеню тиксотропії/ропексії та математичну модель для розрахунку розміру гідрокластерів. Встановлено залежності між складом суспензії (вміст порошку, полімеру-зв’язки, пластифікатору та розчиннику) та розробленими параметрами течії, що описують її структуру. Встановлено залежність між параметрами течії суспензій (нормований ступінь тиксотропії/реопексії, коефіцієнт n, ефективна в’язкість та розмір гідрокластерів) та властивостями (товщиною і шорсткістю поверхні) отриманих з них плівок. Встановлено діапазон складу кожного компоненту, що дозволяє отримати суспензії з бажаними параметрами течії, які утворюють плівки з низькою товщиною та шорсткістю поверхні. Для встановлення оптимальних режимів лиття розроблені математичні моделі залежності товщини плівки від в’язкості суспензії та для розрахунку граничної швидкості зсуву, після досягнення якої починається загущення суспензії. Встановлено залежність між температурою суспензії та властивостями плівок. Вперше зафіксовано та використано феномен отримання плівок нижчої товщини з охолоджених суспензій. Встановлено, що охолоджена до 5 °C суспензія під дією зсуву розріджується більше, відновлює в’язкість до значень менших за початкові та має більший час її відновлення. Це вказує на здатність до деформації структурних елементів, що може зберігатися тривалий час та до перебудови структури суспензії внаслідок охолодження та дії зсуву. Встановлено, що для отримання плівок з шорсткістю поверхні (Ra) до 15 нанометрів та товщиною 500-200 нанометрів методом плівкового лиття (що в 5 10 разів менше товщини промислових аналогів) слід застосовувати суспензії в’язкістю 200 1000 мПа·с (при γ=800 с-1) з реопексним типом течії (T/R dgr norm від 0,72 до 7,06), коефіцієнтом n близьким до одиниці (n від 0,94 до 1,08), охолоджувати їх до 5-10 °С та піддавати швидкості зсуву від 917 до 5392 с-1. За допомогою встановлених закономірностей були сформовані плівки з порошків BaTiO3 та Ni/NiO товщиною 430 нм, з яких методом ізостатичного пресування був зібраний багатошаровий композит. Після спікання при температурі 1200 °С, був отриманий композит з щільними шарами BaTiO3 товщиною 400 нм і розміром зерен 50-100 нм.