Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Общая проводимость материала зависит от переноса заряда внутри кристаллических зерен, по границам зерен, через поры, примеси или другие дефекты. В керамических материалах типа NASICON проводимость границ зерен ниже, чем проводимость самих зерен. Это связано с особенностями микроструктуры материала и механизмами переноса ионов натрия в нем. Границы зерен представляют собой области с нарушенной кристаллической структурой, где концентрация дефектов значительно выше, чем в объеме зерна. Примесные фазы создают изолирующие области, блокирующие диффузию Na+, и увеличивают сопротивление на границах зерен. Миграция ионов Na+ через упорядоченную решетку является более эффективной, чем через неупорядоченные границы. Это означает, что границы зерен являются основным ограничивающим фактором для общей проводимости материала. К тому же присутствие моноклинной фазы ZrO 2 приводит к трещинообразованию в керамике. Причиной этого служит переход ZrO 2 (мон) ^ ZrO 2 (тет), сопровождающийся объемными изменениями решетки, что вызывает механические напряжения. Чтобы минимизировать общее сопротивление материала необходимо получить керамику без примесных фаз. Формирование паракелдышита вызвано потерей фосфат-ионов в результате термической обработки прекурсора. Согласно работе [10], для компенсации летучего компонента нужны не менее 10 мол. % трибутилфосфата сверх стехиометрии. Дифрактограмма образца, в котором проведена компенсация фосфат-ионов в прекурсоре, представлена на рис. 2, 1 . Как видно из рисунка, компенсация позволяет не только удалить паракелдышит, но и ZrO 2 (мон) из состава продукта. Однако ZrO 2 (тет) остается в составе керамики в качестве примесной фазы. / т NASICON Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 139-144. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 139-144. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2Ѳ, град Рис. 2. Дифрактограммы исследуемых образцов Присутствие примесной фазы в составе продукта синтеза является причиной отклонения от стехиометрии и влияет на состав образующейся фазы NASICON. Подтверждением этого служат результаты расчета параметров элементарной ячейки полученного образца (табл. 1, № 1). Согласно расчетам, параметры не соответствуют составу Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 , решетка которого имеет следующие размеры: a =15,6513 A, b =9,055 A, c =9,2198 А, в =123,742° (PDF 01-084-1200). Согласно [11], среди силикофосфатов циркония и натрия линейки Na1+xZr2SixP3-xO12 (0< x <3) состав Na3Zr2Si2PO12 обладает максимальной ионной проводимостью. Ключевые особенности комплекса в оптимальном балансе между концентрацией подвижных ионов Na+ и стабильностью структуры. Моноклинная сингония с пространственной группой C2/c образует трехмерные каналы для быстрого перемещения Na+. Таким образом, получение кристаллической структуры, максимально соответствующей указанному составу, может способствовать увеличению объемной ионной проводимости. Предотвратить формирование ZrO 2 (тет) можно, снизив процентное содержание циркония в составе прекурсора, что увеличивает относительное содержание трех компонентов: натрия, кремния © Грищенко Д. Н., Медков М. А., 2025 141