Dielectric and pyroelectric properties of the composites of ferroelectric ceramic and poly(vinyl chloride)

Abstract

The dielectric and pyroelectric properties of lead zirconate titanate/poly(vinyl chloride) [PZT/PVC] and barium titanate/poly(vinyl chloride) [BaTiO₃/ PVC] composites were studied. Flexible composites were fabricated in the thin films form (200−400 µm) by hot-pressed method. Powders of PZT or BaTiO₃ in the shape of 6 75 µm ceramics particles were dispersed in a PVC matrix, providing composites with 0−3 connectivity. Distribution of the ceramic particles in the polymer phase was examined by scanning electron microscopy. The analysis of the thermally stimulated currents (TSC) have also been done. The changes of dielectric and pyroelectric data on composites with different contents of ceramics up to 40% volume were investigated. The dielectric constants were measured in the frequency range from 600 Hz to 6 MHz at room temperature. The pyroelectric coefficient for BaTiO₃/PVC composite at 343 K is about 35 µC/m²K which is higher than that of β-PVDF (10 µC/m²K).

Досліджено діелектричні і піроелектричні властивості композитів цирконату свинцю/полі(вінил хлориду) та титанату барію/полі(вінил хлориду). Еластичні композити виготовлено у вигляді тонких плівок (200−400 мкм) методом гарячого пресування. Порошки PZT та BaTiO₃ у вигляді керамічних частинок з діаметром меншим за 0.75 мкм розпилено в матриці полівінилхлориду, при чому утворилися композити зі зв’язністю 0−3. Розподіл керамічних частинок у полімерній фазі досліджено за допомогою електронного скануючого мікроскопа. Також проведено аналіз термічно стимульованих струмів. Досліджено зміни діелектричних і піроелектричних характеристик композитів при зміні вмісту кераміки до 40%. Діелектричні сталі виміряні у частотному діапазоні від 600 Гц до 6 МГц при кімнатній температурі. Піроелектричний коефіцієнт композиту BaTiO₃/PVC при 343 K складає 35 мкКл/м²K, що вище, ніж у β-PVDF (10 мкКл/м²K).