納米鈦酸鋇的研究

《納米鈦酸鋇的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、納米鈦酸頓的研究納米鈦酸頓的研究摘要：鈦酸鍥具有高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗等優(yōu)異的性能，廣泛地應(yīng)川于多層陶瓷電容器、熱敏電阻、光電器件等電子元件，是電子工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的陶瓷材料之一。本文介紹了鈦酸頓結(jié)構(gòu)、性能、用途及制備方法。制備超細，高純和粒徑分布均勻的納米BaTiO3粉體的制備成為了納米材料制備領(lǐng)域的研究熱點之一。關(guān)鍵詞：鈦酸鎖，結(jié)構(gòu)，性能，制備方法，粉體1.引言鈦酸?（BaTiO3）是最早發(fā)現(xiàn)的一種具有AB03型鈣鈦礦品體結(jié)構(gòu)的典型鐵電體，它具有高介電常數(shù)、低的介質(zhì)損耗及鐵電、壓電和正溫度系數(shù)效應(yīng)

2、等優(yōu)異的電學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于制備高介陶瓷電容器、多層陶瓷電容器、PTC熱敏電阻、動態(tài)隨機存儲器、諧振器、超聲探測器、溫控傳感器等，被譽為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”。2.鈦酸鈔!晶體的結(jié)構(gòu)鈦酸頓是一致性熔融化合物，其熔點為1618°Co在此溫度以下，1460°C以上結(jié)晶出來的鈦酸鎖屬于非鐵電的六方晶系6/mmm點群。此時，六方晶系是穩(wěn)定的。在1460^130°CZ間鈦酸鎖轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎解}鈦礦型結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中Ti4+（鈦離子）居于02-（氧離子）構(gòu)成的氧八而體中央，Ba2+（飲離子）則處于八個氧八而體圍成的空

3、隙中。此時的鈦酸飲晶體結(jié)構(gòu)對稱性極高，因此無偶極矩產(chǎn)生，晶體無鐵電性，也無壓電性。隨著溫度下降，晶體的對稱性下降。當(dāng)溫度下降到130°C時，鈦酸鍥發(fā)生順電-鐵電相變。在130'5°C的溫區(qū)內(nèi)，鈦酸鎖為四方晶系4mn）點群，具有顯著地鐵電性，其自發(fā)極化強度沿c軸方向，即［001］方向。鈦酸鈔!從立方品系轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆狡废禃r，結(jié)構(gòu)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(dāng)溫度下降到5°C以下，在5^-90°C溫區(qū)內(nèi)，鈦酸鎖品體轉(zhuǎn)變成正交品系mm2點群，此時晶體仍具有鐵電性

4、，其自發(fā)極化強度沿原立方晶胞的面對角線［011］方向。為了方便起見，通常采用單斜品系的參數(shù)來描述正交品系的單胞。這樣處理的好處是使我們很容易地從單胞中看出H發(fā)極化的情況。鈦酸鎖從四方品系轉(zhuǎn)變?yōu)橹菇黄废?，其結(jié)構(gòu)變化也不大。從晶胞來看，相當(dāng)于原立方晶系的一根而對角線伸長了，另一根而對角線縮短了，c軸不變。當(dāng)溫度繼續(xù)卜?降到-90°C以F時，晶體由正交晶系轉(zhuǎn)變?yōu)槿本?m點群，此時晶體仍具有鐵電性，其自發(fā)極化強度方向與原立方晶胞的體對角線［111］方向平行。鈦酸鎖從正交晶系轉(zhuǎn)變成三斜晶系，其結(jié)構(gòu)變化也不大

5、。從晶胞來看，和當(dāng)于原立方晶胞的一根體對角線伸K了，另一根體對角線縮短了。綜上所述，在整個溫區(qū)（＜1618°C）,飲酸領(lǐng)共冇五種晶體結(jié)構(gòu)，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］30°C（即居里點）以上，鈦酸頓晶體呈現(xiàn)順電性,在130°C以下呈現(xiàn)鐵電性。3鈦酸鎖晶體的的性能3.1鈦酸鎖晶體的自發(fā)極化鈦酸頓是一種典型的鐵電體，所以提到鈦酸規(guī)，就一定要提到它的自發(fā)極化。一般來講，電介質(zhì)的電極化過程（方式）有三種，即電子位移極化、離子位移極化和固有電矩轉(zhuǎn)向極化。對于鈦酸做而

6、言，經(jīng)過物理學(xué)家的嚴格推算，鈦酸鈔!的H發(fā)極化的貢獻主要來H于Ti4+的離子位移極化和氧八而體其中一個02-的電子位移極化。3.2鈦酸鈔!品體的鐵電疇鈦酸傾晶體是由無數(shù)鈦酸飲晶胞組成的。當(dāng)立方鈦酸飲晶體冷卻到居里點Tc時，將開始產(chǎn)生自發(fā)極化，并同時進行立方相向四方相的轉(zhuǎn)變。在發(fā)生自發(fā)極化的時候，其屮一部分相互臨近的晶胞都沿著原來立方晶胞的某個晶軸產(chǎn)生自發(fā)極化，而另一部分相互臨近的晶胞對能沿原立方晶胞的另-?個晶軸產(chǎn)生自發(fā)極化。這樣當(dāng)鈦酸頓轉(zhuǎn)變成四方相后，晶體就出現(xiàn)了沿不同方向自發(fā)極化的晶胞小單元，我們

7、稱Z為電疇。也就是說，通過降低溫度，晶體從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時，曲于自發(fā)極化，引起表而靜電相互作用變化，產(chǎn)生電疇結(jié)構(gòu)。電疇的類型、疇壁的取向，除了主要由晶體的結(jié)構(gòu)對稱性決定外，同時還要滿足以下兩個條件：①品格形變的連續(xù)性：電疇形成的結(jié)杲，使得沿疇壁而切割品體所產(chǎn)生的兩個表而上的品格連續(xù)并相匹配。②自發(fā)極化分量的連續(xù)性：兩相鄰電疇的白發(fā)極化強度在垂直于疇壁方向上的分量相等。兇此，在四方鈦酸飲單晶中，相鄰電疇的自發(fā)極化方向只能相交成180°或90°,即只存在180°疇和90°疇。3.3鈦酸鎖的介電性質(zhì)這里

8、所說的鈦酸鎖的介電性質(zhì)主耍指的是鈦酸鎖陶瓷的介電性質(zhì)。鈦酸鎖陶瓷的介電性能基木上和鈦酸鎖單晶的和似。但由于陶瓷是多晶結(jié)構(gòu)，存在晶粒和品界。品粒的大小和無序取向，晶界中玻璃相及雜質(zhì)的存在，均直接影響其介電特性，使其與單晶的有所不同。4鈦酸飲應(yīng)用鈦酸鎖陶瓷是冃前應(yīng)用最廣泛和研究較透徹的一種鐵電材料。鈦酸鈔!是第一個不含氫的氧化物詼電體，由于其性能優(yōu)良，化學(xué)上，熱學(xué)上的穩(wěn)定性好。鈦酸狽具有高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗等優(yōu)異的性能，廣泛地應(yīng)用于多層陶瓷電容器、熱皺電阻