Ferroelectric ceramic-polymer composites as new materials for tunable and flexible microwave sensors

Projekty naukowe i komercyjne
Czas trwania projektu: 21.12.2011 – 20.12.2014

Głównym celem projektu było opracowanie przestrajalnych, elastycznych sensorów mikrofalowych bazujących na nowych ferroelektrycznych kompozytach ceramiczno-polimerowych. Pierwszym etapem badań była synteza proszku tytanianu barowo-strontowego o różnym stosunku baru do strontu i optymalizacja procesu mielenia po reakcji syntezy prowadzonej w fazie stałej. Kolejnym etapem były badania nad optymalizacją składu masy lejnej, umożliwiającej przygotowanie kompozytowej folii na bazie tytanianu barowo-strontowego BST o różnej stechiometrii baru do strontu. Założono otrzymanie gęstwy, na którą składają się: proszek ceramiczny, upłynniacz, plastyfikator, spoiwo polimerowe oraz rozpuszczalnik. Ważnym etapem badań było dobranie wcześniej wymienionych składników pod względem rodzaju, jak również ich ilości. Pozwoliło to otrzymać masy lejne charakteryzujące się takimi właściwościami reologicznymi, które zapewniły możliwość otrzymania cienkiej folii metodą tape casting. W założeniu folia miała wykazywać właściwości ferroelektryczne, czego potwierdzeniem byłoby wykonanie badań przestrajalności i przenikalności elektrycznej w zakresie mikrofalowym i subterahercowym. Otrzymane kompozyty charakteryzowały się, w zależności od składu, przestrajalnością w przedziale od kilku do kilkudziesięciu procent.

Ostatnim etapem prac było zaprojektowanie przestrajalnych układów przestrzennych oraz wielowarstwowych. Składały się one z opracowanych cienkich folii kompozytowych i odpowiednich struktur przewodzących, których celem było wytworzenie pola elektrycznego polaryzującego materiał ferroelektryczny. Badania pozwoliły na stwierdzenie, że stworzone materiały ferroelektryczne mogłyby być wykorzystane do budowy m.in. przesuwników fazy, filtrów i anten pracujących w zakresie częstotliwości sub-THz.

Publikacje:
  1. K. Godziszewski, Y. Yashchyshyn, E. Pawlikowska, E. Bobryk, M. Szafran, „Development and measurements of ferroelectric ceramic-polymer composites for sub-THz range,” European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), Gothenburg, Sweden, 2013, pp. 3857-3859
  2. Y. Yashchyshyn et al., „Tunable ferroelectric ceramic-polymer composites for sub-THz applications,” European Microwave Conference, Nuremberg, Germany, 2013, pp. 676-679
  3. Y. Yashchyshyn et al., „Emerging ferroelectric ceramic-polymer composites for sub-THz tunable devices,” Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings (APMC), Seoul, Korea, 2013, pp. 206-208
  4. K. Godziszewski, Y. Yashchyshyn, E. Pawlikowska, M. Szafran, „Investigations of tunability of ferroelectric ceramic-polymer composites,” International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications (MIKON), Gdansk, Poland, 2014, pp. 1-3
  5. E. Pietrzak, E. Pawlikowska, K. Godziszewski, Y. Yashchyshyn, M. Szafran, „Tunable ceramic polymer composites for electronic applications,” Composites: Theory and Practice, vol. 15, no. 1, pp. 54-57, 2015