Пьезорезистивность и магниторезистивность полимерных композитов на основе манганита La0.7Sr0.3MnO3

Ю.В. Кабиров, А.С. Богатин, Е.Н. Сидоренко, М.В. Белокобыльский, А.С. Михейкин, А.О. Летовальцев, А.Л. Буланова, Н.В. Пруцакова показать трудоустройства и электронную почту
Получена 10 февраля 2019; Принята 31 марта 2019;
Цитирование: Ю.В. Кабиров, А.С. Богатин, Е.Н. Сидоренко, М.В. Белокобыльский, А.С. Михейкин, А.О. Летовальцев, А.Л. Буланова, Н.В. Пруцакова. Пьезорезистивность и магниторезистивность полимерных композитов на основе манганита La0.7Sr0.3MnO3. Письма о материалах. 2019. Т.9. №2. С.223-227
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-2-223-227

Аннотация

Образцы с концентрацией 15 % массовых полиэтилена и 85 % манганита La0.7Sr0.3MnO3 проявляют несобственную пьезорезистивность порядка 17 % в области давлений 0 - 270 кПа.Одной из проблем современного материаловедения является создание новых чувствительных многофункциональных материалов, реагирующих одновременно как на давление, так и на постоянное магнитное поле. В нашей работе с целью создания материалов, обладающих несобственной пьезорезистивностью и магниторезистивностью одновременно, синтезированы полимерные композиты на основе манганита La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) и полиэтилена низкой плотности (LDPE) состава (100‑x)LSMO / xLDPE при x = 7, 8, 9, 12, 15, 17, 18, 22 масс.%. Синтез композитов проведен при температуре 170°C и давлении 50 МПа в присутствии углеводородов. Фазовый состав полученных образцов изучен методами рентгеновской дифракции и инфракрасной спектроскопии. Исследованы электрические, пьезорезистивные и магниторезистивные свойства образцов. Обнаружено, что при увеличении концентрации полиэтилена возрастает электрическое сопротивление образцов. Порог перколяции композитов определен около 13 масс.% полиэтилена. Установлено, что в зависимости электрического сопротивления образцов от одноосного давления при концентрации полиэтилена вблизи порога перколяции при x =15 % наблюдается максимум. Образцы с концентрацией x =15 % проявляют несобственную пьезорезистивность порядка 17 % в области давлений 0 – 270 кПа. На зависимости пьезорезистивности от давления для всех образцов наблюдается существенный гистерезис. Чувствительность к давлению для образца 85 %LSMO / 15 %LDPE достигает 8.40 мΩ / Па. Максимальные значения отрицательной изотропной туннельной магниторезистивности композитов 88 %LSMO / 12 %LDPE имеют величины порядка 2 % в магнитном поле 15 кЭ. Считаем, что на основе предложенных материалов могут быть созданы многофункциональные бисенсоры механического давления и постоянного магнитного поля.

Ссылки (18)

1. H. Y. Hwang, S.-W. Cheong, N. P. Ong, B. Batlogg. Phys. Rev. Lett. 77 (10), 2041 (1996). Crossref
2. Ll. Balcells, A. E. Carrillo, B. Martinez, J. Fontcuberta. Appl. Phys. Lett. 74 (26), 4014 (1999). Crossref
3. Yu. V. Kabirov, V. G. Gavrilyathenko, A. S. Bogatin, T. I. Chupachina, T. V. Gavrilyatchenko. Physics of the Solid State. 57 (1), 16 (2015). (in Russian) [Ю. В. Кабиров, В. Г. Гавриляченко, А. С. Богатин, Т. И. Чупахина, Т. В. Гавриляченко. ФТТ. 57 (1), 16 (2015).].
4. C. Artale, S. Fermepin, M. Forti, M. Latino, M. Quintero, L. Granja, J. Sacanell, G. Polla, P. Levy. Physica B. 404, 2760 (2009). Crossref
5. L. Yang, X. Yang, C. Cheng, L. Lv, Y. Zhao. Physics Procedia. 27, 92 (2012). Crossref
6. X. Zhang, Z. Yao, Z. Ge, K. Yao, R. Tao, T. Yu, J. Han. Journal of Testing and Evaluation. 45 (1), 303 (2017). Crossref
7. S. Majumdar, H. S. Majumdar, R. Laiho and R. Osterbacka. New Journal of Physics. 11, 013022 (2009). Crossref
8. M. H. G. Wichmann, S. T. Buschhorn, J. Gehrmann, K. Schulte. Phys. Rev. B. 80, 245437 (2009). Crossref
9. X.-W. Zhang, Y. Pan, Q. Zheng, X.-S. Yi. J. Polym. Sci. Part B. Polymer Physics.38, 2739 (2000). <2739::AID-POLB40>3.0.CO;2-O. Crossref
10. А. Tager. Fiziko-khimiya polimerov. Moscow, Scientific World (2007) 573 p. (in Russian) [А. А. Тагер. Физико-химия полимеров. Москва, Научный мир (2007) 573 с.].
11. E. A. Filonova, A. N. Demina, E. A. Kleibaum, L. Y. Gavrilova, A. N. Petrov. Inorganic Materials (translated from Neorganicheskie Materialy). 42, 443 (2006). Crossref
12. P. Aldebert, J. P. Traverse. Materials Research Bulletin. 14, 303 (1979). Crossref
13. S. Geller. Acta Cryst. B27, 821 (1971). Crossref
14. Z. Yuheng, L. Xijun, L. Kebin, Z. Kaigui, Z. Jingsheng. J. Appl. Phys. 81, 6943 (2002). Crossref
15. S. Krimm, C. Y. Liang, G. B. B. M. Sutherland. The journal of chemical physics. 25, 549 (1956). Crossref
16. S. Kirkpatrick. Rev. Mod. Phys. 45 (4), 574 (1973). Crossref
17. C. Hofener, J. B. Philipp, J. Klein, L. Alff, A. Marx, B. Buchner, R. Gross. Europhys. Lett. 50 (5), 681 (2000). Crossref
18. M. I.Bichurin, V. M. Petrov, R. V. Petrov, Yu. V. Kiliba, F. I. Bukashev, A. Y. U. Smirnov, D. N. Eliseev. Ferroelectrics. 280, 199 (2002). Crossref

Другие статьи на эту тему