鈦酸鋇的基本物理性質
化學式:BaTiO3
熔點:1618℃ (一致性熔融化合物)
外觀:白色粉末或透明晶體,難溶於水,可溶於濃硫酸
鈦酸鋇晶體的結構
三種晶形結構:a立方相;b、c為四方相
鈦酸鋇是一致性熔融化合物,其熔點為1618℃。在此溫度以下,1460℃以上結晶出 0 A2 S& ]" W( d3 L) 來的鈦酸鋇屬於非鐵電的六方晶系6/mmm點群。此時,六方晶系是穩定的。在1460~130℃之間鈦酸鋇轉變為立方鈣鈦礦型結構。在此結構中Ti4+ (鈦離子)居於O2-(氧離子)構成的氧八面體中央,Ba2+(鋇離子)則處於八個氧八面體圍成的空隙中。此時的鈦酸鋇晶體結構對稱性極高,因 此無偶極矩產生,晶體無鐵電性,也無壓電性。
鈦酸鋇晶體純BaTiO3在1460℃以上是六方晶型,1460℃以下為經典鈣鈦礦ABO3型。
隨著溫度下降,晶體的對稱性下降。當溫度下降到130℃時,鈦酸鋇發生順電-鐵電相變。在130~5℃的溫區內,鈦酸鋇為四方晶系4mm點群,具有顯 著地鐵電性,其自發極化強度沿c軸方向,即[001]方向。鈦酸鋇從立方晶系轉變為四方晶系時,結構變化較小。從晶胞來看,只是晶胞沿原立方晶系的一軸 (c軸)拉長,而沿另兩軸縮短。
當溫度下降到5℃以下,在5~-90℃溫區內,鈦酸鋇晶體轉變成正交晶系mm2點群,此時晶體仍具有鐵電性,其自發極化強度沿原立方晶胞的面對角線 [011]方向。為了方便起見,通常採用單斜晶系的引數來描述正交晶系的單胞。這樣處理的好處是使我們很容易地從單胞中看出自發極化的情況。鈦酸鋇從四方 晶系轉變為正交晶系,其結構變化也不大。從晶胞來看,相當於原立方晶系的一根面對角線伸長了,另一根面對角線縮短了,c軸不變。
當溫度繼續下降到-90℃以下時,晶體由正交晶系轉變為三斜晶系3m點群,此時晶體仍具有鐵電性,其自發極化強度方向與原立方晶胞的體對角線[111]方 向平行。鈦酸鋇從正交晶系轉變成三斜晶系,其結構變化也不大。從晶胞來看,相當於原立方晶胞的一根體對角線伸長了,另一根體對角線縮短了。
綜上所述,在整個溫區(<1618℃),鈦酸鋇共有五種晶體結構,即六方、立方、四方、單斜、三斜,隨著溫度的降低,晶體的對稱性越來越低。在130℃(即居里點)以上,鈦酸鋇晶體呈現順電性,在130℃以下呈現鐵電性。
鈦酸鋇研究的現狀
鈦酸鋇是一種強介電材料,是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一,被譽為”電子陶瓷工業的支柱“。目前,關於鈦酸鋇的研究實在太多太多。國內外許多的學者對鈦酸鋇做了大量的研究工作,透過摻雜改性,已經得到了大量的新材料。
鈦酸鋇作為MLCC的“基石”,其用途十分廣泛。在MLCC成本佔比中,其陶瓷材料佔比十分之高,在高容等產品上,其佔比甚至達到45%之多。
目前國內MLCC企業的大量擴產,使得對鈦酸鋇的需求量激增。近年來已有大批高校、研究機構、企業等看好MLCC市場增量前景,紛紛加快佈局不同規格鈦酸鋇的研究與生產。國內生產製備MLCC用鈦酸鋇的企業有山東國瓷功能材料、安徽中創電子、上海典揚實業、福建貝思科電子、廈門松元電子、廣西立之億等。
作為重要的基礎材料,鈦酸鋇需要與電極漿料進行共燒,兩者材料之間在收縮性、共燒效能等方面需要極高的匹配性,因此原材料企業需要與MLCC生產企業進行高度的配合,才能更快的將鈦酸鋇匯入量產環節。
MLCC用鈦酸鋇須達到電子級,要求純度高。特別是在高容MLCC對於鈦酸鋇的純度、粒徑、粒度和形貌有著極為嚴格的要求。
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