Perovskiti oxidici proiectati prin entropie configurationala

Rezultatele științifice estimate sunt rezumate în două puncte:

(i) Înțelegerea contribuției dezordinii chimice asupra proprietăților funcționale și în formarea pereților de domenii în relaxori cu entropie configurațională înaltă pe poziția A, pe poziția B sau pe ambele poziții cationice ale structurii perovskitice. Indicatorii de rezultat sunt permitivitatea, constanta dielectrică, pierderile dielectrice, caracteristicile pereților de domenii feroelectrice, care vor fi studiați în raport cu relaxori perovskitici tipici.

(ii) Înțelegerea relației compoziție-structură-microstructură-proprietăți funcționale pentru perovskiți de entropie înaltă. Indicatorii de rezultate sunt distorsionarea structurii perovskitice în oxizi de entropie înaltă, dimensiunea medie granulară, densitatea de limite granulare evaluate în raport cu valorile permitivității, constantei dielectrice și a pierderilor dielectrice.

Rezultate științifice și diseminare

Etapa 1

Au fost realizate activități de cercetare fundamentală pentru sinteza de pulberi de compoziție nominală (Bi_0.2K_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2)TiO₃ prin metode chimice umede. A fost investigată compoziția, stabilitatea termică și morfologia nanoparticulelor obținute. S-a constatat că procesarea la temperaturi cuprinse între 900 și 1000°C conduce la obținerea compoziției urmărite, în amestec de faze polimorfe specifice structurii de tip perovskite și cu dimensiuni ale particulelor de aproximativ 10-16 nm. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară în domeniul 17-50 nm în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice în cazul ceramicilor procesate prin sinterizare convențională. Comportamentul dielectric al materialelor ceramice obținute sugerează un comportament de tip relaxor, cu un maxim de permitivitate la temperaturi dependente de frecvență și de dimensiunea granulară a ceramicilor studiate.

Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin participarea cu o prezentare orală intitulată “High entropy perovskites oxides: synthesis and characterization”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana Andreea Marinică, Ovidiu Oprea, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “22^nd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering” din 7-9 septembrie, 2022 care a avut loc în Sinaia, România.

Etapa 2

Au fost realizate activități de cercetare fundamentală pentru sinteza de pulberi de compoziție nominală Ba(Ti_0.2Sn_0.2Hf_0.2Zr_0.2Ce_0.2)O₃ și (Bi_0.2K_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2)(Ti_0.2Sn_0.2Hf_0.2Zr_0.2Ce_0.2)O₃ prin metode chimice umede. A fost investigată compoziția, stabilitatea termică și morfologia nanoparticulelor obținute. S-au determinat condițiile de procesare termică pentru obținerea fazei perovskitice de interes în proporție optimă pentru fiecare dintre compoziții. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară controlabilă în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice. Pentru materialele ceramice de compoziție nominală Ba(Ti_0.2Sn_0.2Hf_0.2Zr_0.2Ce_0.2)O₃ a fost investigat comportamentul dielectric și a fost corelat cu microstructura materialelor investigate.

Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin publicarea articolului Surdu, V.-A.; Marinică, M.-A.; Pătru, R.-E.; Oprea, O.-C.; Nicoară, A.I.; Vasile, B.Ș.; Trușca, R.; Ianculescu, A.-C. High-Entropy Lead-Free Perovskite Bi_0.2K_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2TiO₃ Powders and Related Ceramics: Synthesis, Processing, and Electrical Properties. Nanomaterials 2023, 13, 2974. https://doi.org/10.3390/nano13222974 și prin participare cu o prezentare orală intitulată “High entropy perovskite ceramics prepared by alternative routes”, autori Surdu Vasile-Adrian, Nicoară Adrian Ionuț, Pătru Roxana Elena, Trușcă Roxana, Oprea Ovidiu, Ianculescu Adelina Carmen la conferința “The XVIIIth Conference of the European Ceramic Society” din 2-6 iulie, 2023, care a avut loc în Lyon, Franța.

Etapa 3

Au fost realizate activități de cercetare pentru caracterizarea de pulberi și materiale ceramice de compoziție nominală (Bi_0.2K_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2)(Ti_0.2Sn_0.2Hf_0.2Zr_0.2Ce_0.2)O₃. A fost investigată structura, morfologia particulelor și omogenitatea chimică a pulberilor. Consolidarea pulberii efectuată prin metode alternative a permis realizarea de materiale ceramice cu dimensiune medie granulară controlabilă în funcție de ruta utilizată și temperatura de procesare și cu distribuție uniformă a elementelor chimice. A fost investigat comportamentul dielectric și a fost corelat cu microstructura materialelor investigate.

Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin participare cu o prezentare orală intitulată “High entropy lead-free perovskite powders and related ceramics”, autori Vasile-Adrian Surdu, Mariana-Andreea Marinică, Roxana-Elena Pătru, Ovidiu Oprea, Adrian Ionuț Nicoară, Bogdan Ștefan Vasile, Roxana Doina Trușcă, Adelina Carmen Ianculescu la conferința “13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING” din 13-16 martie, 2024, care a avut loc în Brașov, România.