Для цитирования:
Милинский А. Ю., Барышников С. В. Диэлектрические и тепловые свойства композитов на основе бромида диизопропиламмония и микрочастиц меди // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2026. Т. 26, вып. 2. С. 218-224. DOI: 10.18500/1817-3020-2026-26-2-218-224, EDN: WGPPMC
Диэлектрические и тепловые свойства композитов на основе бромида диизопропиламмония и микрочастиц меди
В работе исследованы диэлектрические и тепловые свойства композитов на основе органического сегнетоэлектрика бромида диизопропиламмония с добавлением 2 объемных процентов частиц меди размером около 1 мкм. Актуальность исследования обусловлена возрастающим интересом к композитным системам на основе сегнетоэлектриков с добавлением металлических частиц, в которых проводящие включения способны существенно изменять термодинамический потенциал и параметры фазовых переходов сегнетоэлектрической матрицы. В отличие от хорошо изученных неорганических систем, влияние металлических частиц на свойства органических сегнетоэлектриков исследовано недостаточно. Образцы бромида диизопропиламмония и микрочастиц меди были получены методом механического смешения порошков с последующим прессованием. Морфология образца и распределение меди анализировались методом сканирующей электронной микроскопии. Диэлектрические свойства исследованы в диапазоне температур 30–170°C, а фазовые переходы дополнительно изучены методом дифференциального термического анализа. Для чистого бромида диизопропиламмония подтвержден сегнетоэлектрический фазовый переход первого рода при 153°C с характерным температурным гистерезисом. В композитах обнаружено существенное снижение температуры Кюри и расщепление фазового перехода на два при температурах 120 и 133°C. Появление двойного перехода интерпретируется как следствие микроскопической неоднородности системы и формирования областей бромида диизопропиламмония с различными граничными условиями вблизи межфазных границ с медью. Полученные результаты согласуются с феноменологическим подходом Ландау–Гинзбурга с учетом поверхностного вклада в свободную энергию. Показано, что металлические частицы меди эффективно модифицируют сегнетоэлектрическое состояние бромида диизопропиламмония, приводя к изменению эффективной температуры фазового перехода.
- Lukacs V. A., Padurariu L., Ciomaga C. E., Gheorghiu F., Horchidan N., Giuranno D. Emergent electrical properties in metal-ceramic composites: A critical revue. Ceramics International, 2025, vol. 51, iss. 25, pp. 43459–43487. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.07.137
- Buttlar T., Leipnerb H. S., Ebbinghaus S. G. Magnetoelectric properties of bulk 0-3 Fe/BaTiO3-composites. RSC Adv., 2025, vol. 15, pp. 33480–33493. https://doi.org/10.1039/D5RA03466C
- Xu N., Pu Y., Wang B., Wu H., Chen K. Enhanced mechanical and dielectric behavior of BaTiO3/Cu composites. Ceramics International, 2012, vol. 38, iss. 1, pp. 141–146. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.06.048
- Sánchez-Jiménez P. E., Pérez-Maqueda L. A., Diánez M. J., Perejón A., Criado J. M. Mechanochemical preparation of BaTiO3–Ni nanocomposites with high dielectric constant. Composite Structures, 2010, vol. 92, iss. 9, pp. 2236–2240. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.08.011
- Udalov O. G., Chtchelkatchev N. M., Glatz A., Beloborodov I. S. Interplay of Coulomb blockade and ferroelectricity in nanosized granular materials. Phys. Rev. B, 2014, vol. 89, art. 054203. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.054203
- Thirmal C., Biswas P. P., Shin Y. J., Noh T. W., Giridharan N. V., Venimadhav A., Murugavel P. Study of ferroelectric characteristics of diisopropylammonium bromide films. J. Appl. Phys., 2016, vol. 120, iss. 12, art. 124107. https://doi.org/10.1063/1.4963754
- Khatun M., Kabir E. Dielectric relaxation and electrical conductivity in lead-free organic ferroelectric diisopropylammonium bromide (dipaBr). Solid State Communications, 2024, vol. 393, art. 115670. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2024.115670
- Deswal S., Arab S., He N., Gao W., Lee B., Misra V. Triboelectric nanogenerator based on electrospun molecular ferroelectric composite nanofibers for energy harvesting. RSC Applied Polymers, 2024, vol. 2, iss. 4, pp. 634–641. https://doi.org/10.1039/d4lp00024b
- Yang W., Li H., Lin J., Chen G., Wang Y., Wang L., Lu H., Chen L., Lei Q. A novel all-organic DIPAB/PVDF composite film with high dielectric permittivity. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2017, vol. 28, pp. 9658–9666. https://doi.org/10.1007/s10854-017-6716-x
- Milinskiy A. Yu., Baryshnikov S. V., Stukova E. V. Dielectric and thermal properties of composites based on diisopropylammonium iodide and copper microparticles. Izvestiya vuzov. Fizika, 2025, vol. 68, no. 7, pp. 50–56 (in Russian). https://doi.org/10.17223/00213411/68/7/7
- Baryshnikov S. V., Milinskii A. Y., Egorova I. V., Charnaya E. V. Size Effect in Nanocomposites Based on Molecular Ferroelectric Diisopropylammonium Bromide. Physics of the Solid State, 2019, vol. 61, iss. 2, pp. 134–138. https://doi.org/10.1134/S1063783419020057
- Milinskii A., Baryshnikov S., Parfenov V., Kozlola S., Thuong N. H. Nonlinear dielectric response of nanocomposites based on potassium dihydrogen phosphate. Trans. Electr. Electron. Mater., 2018, vol. 19, pp. 201–205. https://doi.org/10.1007/s42341-018-0032-x
- Baryshnikov S. V., Milinskii A. Y., Antonov A. A., Charnaya E. V., Bugaev A. S. Phase transitions in the (BaTiO3)x/(BiFeO3)1−x composite ceramics: Dielectric studies. Composites Part B: Engineering, 2015, vol. 80, pp. 15–19. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.05.037
- Ribeiro V. F., Cardoso J. E., Simões D. N., Pittol M., Tomacheski D., Santana R. M. C. Use of copper microparticles in SEBS/PP compounds. Pt. 1: Effects on morphology, thermal, physical, mechanical and antibacterial properties. Mat. Res., 2019, vol. 22 (2), art. e20180304. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0304
- Bystrov V. S., Fridkin V. M. Two-dimensional ferroelectrics and homogeneous switching. On the 75th anniversary of the Landau – Ginzburg theory of ferroelectricity. Phys. Usp., 2020, vol. 63, pp. 1140–1147. https://doi.org/10.3367/UFNe.2020.09.038841
- Segatto M., Lizzit, D., Esseni, D. An LGD model with extrinsic nucleations for polarization dynamics in ferroelectric materials and devices. Sci. Rep., 2025, vol. 15, art. 19619. https://doi.org/10.1038/s41598-025-03469-8
- Ginzburg V. L., Levanyuk A. P., Sobyanin A. A. Comments on the region of applicability of the Landau theory for structural phase transitions. Ferroelectrics, 1987, vol. 73, pp. 171–182. https://doi.org/10.1080/00150198708227916
- Levanyuk A. P., Misirlioglu I. B., Okatan M. B. Landau, Ginzburg, Devonshire and others. Ferroelectrics, 2020, vol. 569, iss. 1, pp. 310–323. https://doi.org/10.1080/00150193.2020.1822684
- Ginzburg V. L. Phase transitions in ferroelectrics: Some historical remarks. Ferroelectrics, 2002, vol. 267, pp. 23–32, https://doi.org/10.1080/00150190210992
- Zhong W. L., Wang Y. G., Zhang P. L., Qu B. D. Phenomenological study of the size effect on phase transitions in ferroelectric particles. Phys. Rev. B, 1994, vol. 50, pp. 698–703. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.698
- Uskov A. V., Charnaya E. V., Pirozerskii A. L., Bugaev A. S. The transverse Ising model of the ferroelectric phase transition in a system of coupled small particles. Ferroelectrics, 2015, vol. 482, pp. 70–81. https://doi.org/10.1080/00150193.2015.1056708
- Stoyan D., Cepuritis R. Estimation of the specific surface area of particle samples. Metrika, 2026. https://doi.org/10.1007/s00184-026-01021-w
- 21 просмотр