Коллектив сотрудников НИИ физики ЮФУ, помимо фундаментальных исследований, осуществляет деятельность, имеющую практическую направленность:
- Создание высокоэффективных сегнетопьезокерамических материалов (СПКМ), в том числе, экологически чистых, не содержащих токсичных элементов, с сочетаниями параметров, необходимыми для различных областей применений, перекрывающих практически все направления пьезотехнической отрасли. Многие из них превосходят лучшие отечественные и зарубежные аналоги.
- Разработка технологии получения СПКМ с целевыми, востребованными Заказчиками, характеристиками.
- Мелкосерийный выпуск наукоемкой продукции (материалы, элементы) по разработанной конструкторской и технологической документации.
- Аналитические исследования (рентгенографические, микроструктурные, физико-химические, механические, электрофизические и др.). В распоряжении исполнителей имеется всё необходимое технологическое и измерительное оборудование.
- Некоторые виды материалов производятся и в виде тонких пленок методом ВЧ — катодного распыления.
- Разработка экологически чистых датчиков детонации на основе бессвинцовых СПКМ для диагностики двигателей внутреннего сгорания. Датчики отслеживают появление детонации – разрушительного для двигателя процесса, возникающего в случае некорректного состава топливно-воздушной смеси.
В таблицах 1 и 2 представлены электрофизические параметры и области применений СПКМ двенадцати групп, разработанных в НИИ физики ЮФУ на основе различных химических композиций, в том числе, не содержащих токсичных элементов, прежде всего, свинца, присутствующего в составе композиций практически всех СПКМ, выпускаемых мировой промышленностью (табл. 2).
| Группы материалов | Электрофизические параметры*) | Области применений | |||||
| Тк, K | ε33T/ε0 | tgδ·102 (Е=50 В/см) | Kp(Kij) | |d31|, (d33) пКл/Н | QM | ||
| 1 группа | 503-623 | 900-2300 | 0.30-0.85 | 0.58-0.66 | 185-195 | 1000-2000 | Пьезотрансформаторы пьезодвигатели и др. |
| 2 группа | 428-553 | 2800-6000 | 1.2-2.9 | 0.68-0.71 (K33=0.72-0.78) | 245-380 (535-860) | 35-80 | Низкочастотные приемные устройства — гидрофоны, сейсмоприемники и др. |
| 3 группа | 618-628 | 650-1400 | 1.6-2.0 | 0.62-0.68 (K15= 0.70) | 95-170 (220-375) | 95-105 | Ультразвуковые дефектоскопы, высоковольтные генераторы и др. |
| 4 группа | 597-713 | 120-180 | 1.0-2.2 | 0-0.07 (Kt=0.44-0.64) | 0-5 (52-114) | 2000 Qм(t) = 8-50 | Акселерометры, приборы медицинской диагностики и др. |
| 5 группа | 508-638 | 180-1400 | 0.2-2.0 | 0.10-0.53 (Kt=0.25-0.47) | 6-100 | 300-12000 | Частотно-селективные устройства фильтры с разной полосой пропускания и высокой стабильностью, fr: δfθ/fr=(<0.15…0.25)% от -60 оС до + 85 оС |
| 6 группа | 513-593 | 260-510 | 0.3-1.0 | 0.20-0.54 (K15= 0.45-0.72) | 16-70 | 200-4500 | Ультразвуковые линии задержки, устройства на поверхностных акустических волнах и др. |
| 7 группа | 553-593 | 290-420 | 0.3-0.5 | 0.31-0.47 (K15= 0.45-0.65) | 27-49 | 2000-4000 | Датчики пироэлектрических приемников тепловой энергии: пирокоэффициент γ=(5,0-5,5)∙104 Кл/м2K |
| 8 группа | 673-713 | 180-455 | 1.0 | 0.07-0.32 (Kt=0.44) | 5-35 (52-90) | 200-2000 | Датчики контроля процессов в промышленных энергетических установках (в атомной энергетике, космической технике и др.) |
| Группы материалов | Электрофизические параметры*) | Области применений | ||||||
| Тк, K | ε33T/ε0 | tgδ·102 (Е=50 В/см) | Kp(Kij) | |d31|, (d33) пКл/Н | QM | VR, км/с | ||
| 9 группа | 628-693 | 100-460 | 1.6-2.5 | 0.22-0.42 (K15= 0.31-~0.60) | 12-45 (125) | 125-1000 | 4.91-5.90 | Высоко-, сверхвысоко частотные преобразователи – УЗ- дефектоскопы, устройства для неразрушающего контроля методом акустической эмиссии и др. |
| 10 группа | 633 | 180-400 | — | 0.10-0.26 (Kt= 0.25) | 6-28 | 4000-12000 | — | Узкополосные фильтры, ВЧ фильтры на ПАВ с высокой стабильностью: δfθ/fr = 0.15 % (-60 оС…+ 85 оС) |
| 11 группа | 693-≥1473 | 48-380 | 0.1-1.9 | 0.015-0.26 (Kt= 0.29-0.46) | 0.51-30 | <100-4000 | — | Ультразвуковые дефектоскопы и толщиномеры для контроля нагретых тел и др. |
| 12 группа | — | 1700 | — | — | — | 1090 | 4.45 | Пьезодвигатели, ультразвуковые излучатели и др. |
*) относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов, ε33T/ε0, тангенс угла диэлектрических потерь,tgδ, коэффициенты электромеханической связи радиальной, Kр, продольной, K33, толщинной, Kt, сдвиговой, K15, мод колебаний образцов, пьезомодули, |d31|, d33, механическая добротность, Qм, скорость звука, VR, температура Кюри, Тк.