- Код статьи
- 10.31857/S0044451023050073-1
- DOI
- 10.31857/S0044451023050073
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 163 / Номер выпуска 5
- Страницы
- 682-697
- Аннотация
- Рассматривается задача о нахождении диэлектрической проницаемости и электрокалорического эффекта в модели гранулы сегнетоэлектрической керамики. Предполагается, что гранула состоит из шарообразного сегнетоэлектрического ядра, покрытого диэлектрической оболочкой и помещенного в диэлектрическую матрицу. Толщина переходного слоя считается малой по сравнению с размером гранулы. Зависимость поляризации от электрического поля в ядре задается нелинейным уравнением Гинзбурга - Ландау. Изменение поляризации вызывается изменением внешнего электрического поля, которое на больших расстояниях от гранулы предполагается однородным. Вследствие эффекта электрострикции в трехфазной системе ядро-оболочка-матрица возникает упругое поле, описываемое линейными уравнениями. Для учета влияния доменных стенок на физические характеристики керамики в рассматриваемой модели предлагается использовать подход Киттеля - Мицуи - Фуруиши. Предложенная расчетная схема позволяет уточнить зависимость числа доменов от размера шарообразной гранулы. Электрокалорический эффект в грануле представляется в виде суммы первичного и вторичного эффектов, возникающих вследствие упорядочивания дипольных моментов сегнетоэлектрика и из-за наличия деформации и теплового расширения. Исследование проводится для керамики сегнетоэлектрика со структурой перовскита, а в качестве примера рассматривается керамика титаната бария. Для выбранного материала представлены результаты расчетов зависимости диэлектрической проницаемости и отдельных составляющих электрокалорического эффекта от размера гранулы.
- Ключевые слова
- Дата публикации
- 15.05.2023
- Год выхода
- 2023
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 32
Библиография
- 1. A. Starkov, O. Pakhomov, and I. Starkov, Ferroelectrics 14, 108 (2014).
- 2. G. Suchaneck, O. Pakhomov, and G. Gerlach, Electrocaloric Cooling, InTechOpen, London (2017).
- 3. A. Greco, C. Aprea, A. Maiorino, and C. Masselli, Int. J. Refrig. 106, 66 (2019).
- 4. Y. V. Sinyavsky and V. M. Brodyansky, Ferroelectrics 131, 321 (1992).
- 5. B. C. Kim, K. W. Chae, and C. I. Cheon, J. Korean Phys. Soc. 76, 226 (2020).
- 6. И. А. Старков, А. С. Анохин, И. Л. Мыльников, М. А. Мишнев, А. С. Старков, ФТТ 4, 443 (2022).
- 7. J. H. Qiu and Q. Jiang, J. Appl. Phys. 105, 034110 (2009).
- 8. Дж. Най, Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц, Изд-во иностр. лит., Москва (1960).
- 9. А. С. Старков, И. А. Старков, ЖЭТФ 146, 297 (2014).
- 10. А. Л. Холкин, В. А. Трепаков, Г. А. Смоленский, Письма в ЖЭТФ 32, 103 (1982).
- 11. Е. П. Смирнова, Г. Ю. Сотникова, Н. В. Зайцева, А. А. Капралов, Г. А. Гаврилов, Письма в ЖТФ 44, 49 (2018).
- 12. N. A. Pertsev, A. G. Zembilgotov, and A. K. Tagantsev, Phys. Rev. Lett. 80, 1988 (1998).
- 13. M. Vrabelj, H. Urˇsiˇc, Z. Kutnjak, B. Roˇziˇc, S. Drnovˇsek, A. Benˇcan, V. Bobnar, L. Fulanoviˇc, and B. Maliˇc, J. Eur. Ceram. Soc. 36, 75 (2016).
- 14. T. Hoshina, S. Wada, Y. Kuroiwa, and T. Tsurumi, Appl. Phys. Lett. 93, 192914 (2008).
- 15. A. Y. Emelyanov, N. A. Pertsev, S. Ho mann-Eifert, U. B¨ottger, and R. Waser, J. Electroceram. 9, 5 (2002).
- 16. А. С. Старков, О. В. Пахомов, И. А. Старков, ЖЭТФ 143, 1144 (2013).
- 17. B. A. Strukov, S. T. Davitadze, S. G. Shulman, B. V. Goltzman, and V. V. Lemanov, Ferroelectrics 301, 157 (2004).
- 18. T. Hoshina, J. Ceram. Soc. Jpn. 121, 156 (2013).
- 19. I. A. Starkov and A. S. Starkov, J. Nanophotonics 10, 033503 (2016).
- 20. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Наука, Москва (1992).
- 21. В. И. Алешин, Кристаллография 36, 1352 (1991).
- 22. О. Г. Вендик, Н. Ю. Медведева, С. П. Зубко, Письма в ЖТФ 34, 13 (2008).
- 23. A. S. Starkov, I. A. Starkov, A. I. Dedyk, G. Suchaneck, and G. Gerlach, Phys. Stat. Sol. (b) 255, 1700245 (2018).
- 24. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория упругости, Наука, Москва (1987).
- 25. А. С. Старков, И. А. Старков, ЖЭТФ 146, 980 (2014).
- 26. В. Г. Эдвабник, Современные проблемы науки и образования 1-2, 76 (2015).
- 27. Л. А. Апресян, Т. В. Власова, В. И. Красовский, В. И. Крыштоб, С. И. Расмагин, ЖТФ 90, 1175 (2020).
- 28. L. D. Landau and E. M. Lifshits, Phys. Z. Sowjetunion 8, 153 (1935).
- 29. C. Kittel, Phys. Rev. 70, 965 (1946).
- 30. T. Mitsui and J. Furuichi, Phys. Rev. 90, 193 (1953).
- 31. A. K. Tagantsev, J. Fousek, and L. E. Cross, Domains in Ferroic Crystals and Thin Films, Springer, New-York (2010).
- 32. G. Arlt, D. Hennings, and G. de With, J. Appl. Phys. 58, 1619 (1985).
- 33. A. M. Bratkovsky and A. P. Levanyuk, AIP Conf. Proc. 535, 218 (2000).
- 34. Y. Huan, X. Wang, J. Fang, and L. Li, J. Eur. Ceram. Soc. 34, 1445 (2014).
- 35. Y. Tan, J. Zhang, Y. Wu, Ch. Wang, V. Koval, B. Shi, H. Ye, R. McKinnon, G. Viola, and H. Yan, Sci. Rep. 5, 1 (2015).
- 36. B. Dai, X. Hu, R. Yin, W. Bai, F. Wen, J. Deng, L. Zheng, J. Du, P. Zheng, and H. Qin, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 7928 (2017).
- 37. N. A. Pertsev and A. G. Zembilgotov, J. Appl. Phys. 78, 6170 (1995).
- 38. Z. Zhao, V. Buscaglia, M. Viviani, M. T. Buscaglia, L. Mitoseriu, A. Testino, M. Nygren, M. Johnsson, and P. Nanni, Phys. Rev. B 70, 024107 (2004).
- 39. Y. L. Li, L. E. Cross, and L. Q. Chen, J. Appl. Phys. 98, 064101 (2005).
- 40. P. Marton, I. Rychetsky, and J. Hlinka. Phys. Rev. B 81, 144125 (2010).
- 41. M. E. Lines and A. M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials Oxford Univ. Press, Oxford (1977).
- 42. V. A. Lukacs, M. Airimioaei, L. Padurariu, L. P. Curecheriu, C. E. Ciomaga, A. Bencan, G. Drazic, M. Avakian, J. L. Jones, G. Stoian, M. Deluca, R. Brunner, A. Rotaru, and L. Mitoseriu, J. Eur. Ceram. Soc. 42, 2230 (2022).
- 43. В. И. Смирнов, Курс высшей математики, т. 2., Наука, Москва (1974).
- 44. А. С. Старков, О. В. Пахомов, И. А. Старков, Письма в ЖЭТФ 91, 556 (2010).
- 45. G. G. Wiseman and J. K. Kuebler, Phys. Rev. 131, 2023 (1963).
- 46. D. L. Shan, C. H. Lei, Y. C. Cai, K. Pan, and Y. Y. Liu, Int. J. Solids Struct. 216, 59 (2021).
- 47. R. P. S. M. Lobo, N. D. Mohallem, and R. L. Moreira, J. Amer. Ceram. Soc. 78, 1343 (1995).
