ГОСТРГосударственнаясистемаобеспеченияединстваизмеренийГСИСтандартныесправочныеданныеПьезокерамическиематериалыДиэлектрическиепьезоэлектрическиехарактеристикипритемпературе°С ГОСТ Р 8.978-2019
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_0.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_1.png)
ОКС 17.020
Дата введения 2020-03-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД"), Научно-исследовательским институтом физики Южного Федерального университета (НИИ физики ЮФУ)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2019 г. N 1092-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()
1 Область применения
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_2.png)
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:
ГОСТ Р 34100.3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Общие положения
3.1 Основой для составления таблиц явились данные, приведенные в таблицах А.2, А.3 приложения А.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_3.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_4.png)
d - диаметр образца, м;
t - толщина образца, м.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_5.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_6.png)
где r - радиус образца, м;
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_7.png)
где R - сопротивление образца, измеренное на частоте резонанса первой гармоники, Ом.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_8.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_9.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_10.png)
Параметр | Значение показателя для пьезоэлектрического материала | |
| NKCNO-1 | NRCNO-2 |
, масс. % | 13,87 | 14,87 |
, масс. % | 5,62 | 4,93 |
, масс. % | 79,32 | 79,51 |
CuO, масс. % | 1,19 | 1,19 |
300 | 305 | |
0,17 | 0,17 | |
, пКл/Н | 13 | 14 |
, пКл/Н | 50 | 53 |
1050 | 1045 | |
, ° С | 395 | 392 |
Приложение А
(справочное)
Экспериментальные результаты. Обсуждение
Пьезоэлектрические Pb-содержащие керамические материалы находят широкое применение в устройствах медицинской диагностики, нефтегазовой отрасли, СВЧ технике, а в последнее десятилетие - и в микроэлектро-механических системах (МЭМС). Это обусловлено прежде всего реализацией в них высоких значений диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик. Однако, усиление требований экологической безопасности в данном направлении физического материаловедения (Директива* [3]) привело к необходимости создания новых экологически чистых функциональных пьезоэлектрических материалов, которые могут эффективно использоваться в современной технике. В связи с этим в последнее десятилетие ведущими мировыми разработчиками пьезоэлектрических материалов, в том числе и сотрудниками отдела интеллектуальных материалов и нанотехнологий НИИ физики ЮФУ, ведутся интенсивные работы в данном направлении.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_11.png)
Таблица А.1 - Концентрации компонентов, регламенты синтеза и спекания аттестуемых керамик
Параметр | Значение показателя для пьезоэлектрического материала | |
| NKСNO-1 | NKСNO-2 |
, масс. % | 13,87 | 14,87 |
, масс. % | 5,62 | 4,93 |
, масс. % | 79,32 | 79,51 |
CuO, масс. % | 1,19 | 1,19 |
, ° С | 700-1050 | 700-1050 |
, ч | 5 | 5 |
, ° С | 1050-1130 | 1050-1130 |
, ч | 2 | 2 |
А.1 Методы получения образцов
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_12.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_13.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_14.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_15.png)
А.2 Методы исследования образцов
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_16.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_17.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_18.png)
где М - вес формульной единицы, г,
V - объем перовскитной ячейки, А.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_19.png)
Измерения диэлектрических и пьезоэлектрических характеристик керамических образцов, представляющих собой конденсаторные структуры, проводили в соответствии с методическим подходом, представленном в [2].
Применение рентгенофазового контроля на всех стадиях получения аттестуемых объектов и определение плотностей в совокупности с измерением диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик позволили выбрать оптимальные регламенты синтеза и спекания аттестуемых объектов.
А.3 Экспериментальные результаты
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_20.png)
На рисунке А.1 приведен микроснимок зеренной структуры одного из аттестуемых керамических материалов.
![]() |
Рисунок А.1 - Микрофотография зеренной структуры керамики NKCNO-1, Маркер - 30 мкм
Видно, что аттестуемой керамике свойственна плотная зеренная структура из кристаллитов, имеющих форму неправильных многогранников с преимущественно плоскими границами. Размер кристаллитов варьируется в широких пределах - от 5 мкм до 15 мкм.
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_22.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_23.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_24.png)
![]() |
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_26.png)
Результаты измерения диэлектрических и пьезоэлектрических характеристик аттестуемых составов при температуре 25°С приведены в таблицах А.2-А.3.
Таблица А.2 - Основные электрофизические характеристики керамики NKCNO-1
Параметр | Керамические образцы | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
, масс. % | 13,87 | 13,87 | 13,87 | 13,87 | 13,87 | 13,87 | 13,87 |
, масс. % | 5,62 | 5,62 | 5,62 | 5,62 | 5,62 | 5,62 | 5,62 |
, масс. % | 79,32 | 79,32 | 79,32 | 79,32 | 79,32 | 79,32 | 79,32 |
CuO, масс. % | 1,19 | 1,19 | 1,19 | 1,19 | 1,19 | 1,19 | 1,19 |
300 | 301 | 301 | 300 | 301 | 299 | 300 | |
0,17 | 0,17 | 0,18 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | |
, пКл/Н | 13 | 12 | 13 | 13 | 13 | 12 | 13 |
, пКл/Н | 50 | 50 | 50 | 51 | 51 | 50 | 51 |
1050 | 1039 | 1052 | 1050 | 1048 | 1045 | 1050 | |
, ° С | 395 | ||||||
, % | 2 | 2,2 | 2,1 | 2 | 1,9 | 2 | 2,3 |
Таблица А.3 - Основные электрофизические характеристики керамики NKCNO-2
Параметр | Керамические образцы | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
, масс. % | 12,73 | 12,73 | 12,73 | 12,73 | 12,73 | 12,73 | 12,73 |
, масс. % | 5,53 | 5,53 | 5,53 | 5,53 | 5,53 | 5,53 | 5,53 |
, масс. % | 77,98 | 77,98 | 77,98 | 77,98 | 77,98 | 77,98 | 77,98 |
CuO, масс. % | 3,77 | 3,77 | 3,77 | 3,77 | 3,77 | 3,77 | 3,77 |
305 | 304 | 305 | 303 | 305 | 305 | 304 | |
0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,18 | 0,17 | 0,17 | |
, пКл/Н | 14 | 14 | 13 | 13 | 14 | 14 | 14 |
, пКл/Н | 53 | 53 | 51 | 52 | 53 | 54 | 53 |
1045 | 1047 | 1042 | 1043 | 1046 | 1045 | 1045 | |
, ° С | 392 | ||||||
, % | 1,5 | 1,8 | 2,4 | 2,1 | 1,6 | 1,8 | 1,5 |
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_27.png)
А.4 Оценка достоверности справочных данных
Суммарные погрешности измерений диэлектрических и пьезоэлектрических характеристик аттестуемых объектов представлены в таблице А.4.
Таблица А.4 - Суммарные погрешности измерений электрофизических параметров
Параметр | Значение А | , % |
250 5000 | 1,0 | |
0,2 0,3 | 5,0 | |
| 0,3 0,4 | 2,0 |
| 0,4 0,5 | 1,5 |
| 0,5 0,7 | 1,0 |
, пКл/Н | 20 30 | 5,0 |
| 30 40 | 2,0 |
, пКл/Н | 40 100 | 3,0 |
| 100 700 | 2,0 |
50 60 | 10 | |
| 600 5000 | 20 |
0,3 20,0 | 5,0 |
А.4.1 Оценка стандартного отклонения от среднего значения
В связи с тем, что все аттестуемые характеристики являются рассчитываемыми величинами (погрешности определения приведены в таблице А.5), для каждой из них была проведена оценка экспериментального стандартного отклонения от среднего значения по формулам А.1, А.2 в соответствии с ГОСТ Р 34100.3:
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_28.png)
![](gost_r_8.978-2019/gost_r_8.978-2019_29.png)
k - номер измерения;
Таблица А.5 - Экспериментальное стандартное отклонение среднего значения величины электрофизических параметров
Параметр | NKСNO-1 | NKСNO-2 |
0,75 | 0,78 | |
0,003 | 0,004 | |
, пКл/Н | 0,48 | 0,49 |
, пКл/Н | 0,53 | 0,95 |
4,42 | 1,7 | |
0,13 | 0,33 |
Библиография
[1] | ОСТ 11 0444-87 | Материалы пьезокерамические. Технические условия |
[2] | ГСССД МЭ 183-2011 | Методика экспериментального определения пьезоэлектрических и упругих характеристик: пьезомодулей, коэффициентов электромеханической связи, механической добротности, модуля Юнга, скорости звука, пьезоэлектрического коэффициента (пьезочувствительности) различных сегнетопьезоэлектрических материалов в широком диапазоне температур (10-1000) К//Резниченко Л.А., Андрюшин К.П., Павленко А.В., Дудкина С.И., Вербенко И.А., Павелко А.А., Андрюшина И.Н., Кубрин С.П., Юрасов Ю.И. |
[3] | Директива 2002/95/ ЕС. Ограничение содержания вредных веществ | |
[4] | Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. - М.: Атомиздат, 1972. - 248 с. | |
[5] | Matsubara М., Yamaguchi Т., Sakamoto W., Kikuta К., Yogo Т., Hirano S.-l. Processing and Piezoelectric Properties of Lead-Free (K,Na)(Nb,Ta)О3 Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. - 2005. - V. 88. - N 5. - P.1190-1196 |
УДК 669./539.5-536.6/:006.354 | ОКС 17.020 |
Ключевые слова: стандартные справочные данные, вещества, материалы, свойства, неопределенность |