The main objective of this project is to develop a PZT based piezo element for RPG construction designed to fulfill the strict requirements of the manufacturer. The project will focus on the production, characterization and the optimization of high quality PZT based materials. The end product will be a functional prototype of the required piezo element, protected by a patent.

Dr. Corneliu Florin Miclea

Dr. Luminita Amarande

Dr. Marius Cristian Cioanger

Dr. Lucian Trupina

Drd. Irina Sorina Ghita

Ing. Vasilica Toma

Tehnician Pencu Marin

Rezumat:

Proiectul 433PED din 01/11/2020 (PN-III-P2-2.1-PED-2019-3466) a urmărit dezvoltarea unui element piezoceramic din PZT pentru muniția lansatoarelor de grenade. Proiectul se axează pe producerea, caracterizarea și optimizarea unor materiale performante de tip PZT și s-a finalizat prin realizarea unui prototip funcțional al elementului piezoceramic.

Proprietățile feroelectrice ale materialelor PZT studiate, au fost puse în evidență prin măsurarea polarizării P în funcție de câmpul electric aplicat E, cu ajutorul unui ferotester (sistem de caracterizare feroelectrică) Premier II (Radiant Technologies, Albuquerque NM, USA), obținându-se curbele de histerezis total și remanent. Proprietățile piezoelectrice au fost studiate în regim rezonant și cvasistatic utilizând echipamentul Agilent 4294A Analyzer. Regimul rezonant constă în aplicarea unui câmp electric alternativ de amplitudine mică (0.5 V/mm), cu frecvență variabilă, pe un rezonator piezoelectric (in cazul acesta un disc piezoceramic), care începe să vibreze datorită efectului piezoelectric invers. Spectrul impedanței complexe a acestui rezonator, pe domeniul de frecvență corespunzător rezonanței – antirezonanței modului de vibrație fundamental radial, permite determinarea constantelor piezoelectrice și electromecanice specifice acelui mod, care reprezintă răspunsul piezoelectric al rezonatorului. Studiul caracteristicilor piezoelectrice în funcție de temperatură prin spectroscopie de impedanță și testare feroelectrică, pe domeniul 5 K-300 K, s-a făcut cu ajutorul unui echipament PPMS, în care s-a introdus proba fixată pe un suport montat pe insertul construit de noi. Probele ceramice sub formă de disc au fost supuse unui tratament de îmbătrânire in etuvă, la temperatură de 50 ^oC respectiv 100 ^oC. Influența îmbătrânirii a fost studiată de asemenea, în funcție de temperatură, în PPMS.

A fost construit unui sistem de testare cu pendul pentru măsurarea tensiunii electrice sub șoc mecanic cu care au fost evaluate performanțele elementelor cilindrice active din materialele PZT selectate.

Rezultatele livrate:

• 2 studii științifice privind prepararea și testarea materialelor de tip PZT din punct de vedere piezoelectric prin spectroscopie de impedanță, testarea feroelectrică P-E și privind caracterizarea elementelor active piezoceramice cilindrice realizate;
• 1 articol știintific indexat publicat indexat în Web of Science®, cu factor de impact, situat cuartila Q1,
• 1 comunicare științifică (oral) susținută la conferința internațională;
• 1 articol știintific publicat digital,  cu ISBN;
• Un al treilea articol ce abordează dependenta parametrilor piezo-, fero- electrici  si efectele îmbătrânirii este in curs de pregătire;
• A fost depusă o cerere de brevet OSIM A00717/11.11.2022.
• 1 produs (prototip funcțional)

Raportul științific nu va fi prezentat pe situl web a proiectului, rezultatele fiind încă curs de publicare.

2022: RAPORTUL STIINTIFIC SINTETIC 2020-2022  in format *.pdf este disponibil și poate fi accesat la cerere la UEFISCDI.

Articole publicate sau acceptate in jurnale cotate Web of Science®:

• Amarande *, M.C. Cioangher, V. Toma, C.F. Miclea, M. Stefan, I. Pasuk, A.R. Iuga, C. Negrila, E. Matei, A.M. Palici 1, A.C. Joita, Hard/soft effects of multivalence co-dopants in correlation with their location in PZT ceramics, Ceramics International 47 (2021) 33382–33389

Articole publicate sau acceptate in jurnale cu ISBN:

• Amarande, C. F. Miclea, M. C. Cioangher, V. Toma, I. Pasuk, M. Stefan, C. Negrila, A. C. Joita, Influence of multiple valence states and lattice locations of Sb and Mn co-dopants on the piezoelectric behaviorof PZT ceramics, Proceedings of the 4th IFSA Frequency & Time Conference 21-23 Sept 2022, Corfu, Greece, Edited by Sergey Y. Yurish, pages. 7-9. ISBN: 978-84-09-43855-6;

Conferințe și manifestări științifice internaționale:

• Comunicare științifică (oral) susținută la conferința internațională 4th IFSA Frequency & Time Conference (IFTC' 2022), 21-23 Septembrie 2022, Corfu, Greece, cu titlul: Influence of multiple valence states and lattice locations of Sb and Mn co-dopants on the piezoelectric behavior of PZT ceramics, autori: L. Amarande, C. F. Miclea, M. C. Cioangher, V. Toma, I. Pasuk, M. Stefan, C. Negrila, A. C. Joita.;

Cereri de brevet:

• Cerere de brevet OSIM A00717/11.11.2022, cu autorii Miclea Corneliu Florin, Amarande Luminița, Miclea Cornel, Cioangher Marius Cristian, Toma Vasilica și titlul „Element piezoceramic activ pentru proiectile autopropulsate și procedeu de obținere”.

1. Hard/soft effects of multivalence co-dopants in correlation with their location in PZT ceramics L. Amarande , M.C. Cioangher, V. Toma, C.F. Miclea, M. Stefan, I. Pasuk, A.R. Iuga, C. Negrila, E. Matei, A.M. Palici 1, A.C. Joita, Ceramics International 47, 33382–33389 (2021) 
2. Influence of multiple valence states and lattice locations of Sb and Mn co-dopants on the piezoelectric behavior of PZT ceramics, autori: L. Amarande, C. F. Miclea, M. C. Cioangher, V. Toma, I. Pasuk, M. Stefan, C. Negrila, A. C. Joita., Proceedings of the 4th IFSA Frequency & Time Conference 21-23 Sept 2022, Corfu, Greece, Edited by Sergey Y. Yurish, pages. 7-9, ISBN: 978-84-09-43855-6