• 鈦酸鋇

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    鈦酸鋇

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    滇酸鈦 (BTO) 是一種無機化合物,化學式為 BaTiO3。 鈦酸鋇呈白色粉末狀,制成大晶體時呈透明狀。 它是一種具有光折變效應的鐵電、熱電和壓電陶瓷材料。 它用于電容器、機電換能器非線性光學器件。

    結構

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    根據溫度固體以四種多晶型物中的一種存在。 從高溫到低溫,這四種晶型的晶體對稱性分別為立方、四方、正交和菱面體晶體結構。 除立方相外,所有這些相都表現出鐵電效應。 高溫立方相最容易描述,因為它由規則的共角八面體 TiO6 單元組成,這些單元定義了一個具有 O 頂點和 Ti-O-Ti 邊緣的立方體。 在立方相中,Ba2+ 位于立方體的中心,標稱配位數為 12。較低的對稱相在較低溫度下穩定,并且涉及 Ti4+ 向偏離中心位置的移動。 這種材料的顯著特性源于 Ti4+ 畸變的協同行為。

    在熔點以上,液體具有與固體形式截然不同的局部結構,其中大部分 Ti4+ 與四個氧配位,呈四面體 TiO4 單元,與更高配位的單元共存。

    生產和處理特性

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    堇酸鋇可以通過相對簡單的溶膠-水熱法合成。 碳酸鋇和二氧化鈦加熱也可制取碳酸鋇。 反應通過液相燒結進行。 單晶可以在大約 1100 °C 的溫度下從熔融的氟化鉀中生長出來。 通常添加其他材料作為摻雜劑,例如 Sr,以與鈦酸鍶形成固溶體。 與三氯化氮反應生成淡綠色或灰色混合物; 混合物的鐵電特性仍然以這種形式存在。

    研究顆粒形態與其性質之間的關系已經花費了大量精力。 鈦酸鋇是已知表現出異常晶粒生長的少數陶瓷化合物之一,其中大的刻面晶粒在更細晶粒的基體中生長,對致密化和物理特性具有深遠的影響。 全致密納米晶鈦酸鋇的介電常數比以經典方法制備的相同材料高 40%。 在錫中添加鈦酸鋇夾雜物已被證明可以產生比金剛石具有更高粘彈性剛度的塊狀材料。 鈦酸鋇經歷兩個改變晶體形狀和體積的相變。 這種相變導致鈦酸鋇具有負體積模量(楊氏模量)的復合材料,這意味著當力作用于夾雜物時,會在相反方向發生位移,從而進一步加強復合材料。

    與許多氧化物一樣,鈦酸鋇不溶于水,但會被硫酸腐蝕。 它的體積室溫帶隙為 3.2 eV,但當粒徑從大約 15 nm 減小到 7 nm 時,該帶隙增加到 ~3.5 eV。

    使用

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    鈦酸鋇是一種用于電容器的介電陶瓷,介電常數值高達7000。 在一個狹窄的溫度范圍內,高達 15,000 的值是可能的; 最常見的陶瓷和聚合物材料小于 10,而二氧化鈦 (TiO2) 等其他材料的值介于 20 和 70 之間。

    它是一種用于麥克風和其他換能器的壓電材料。 鈦酸鋇單晶在室溫下的自發極化范圍在早期研究中為 0.15 C/m2,在最近的出版物中為 0.26 C/m2,其居里溫度在 120 至 130 °C 之間。 差異與生長技術有關,早期的通量生長晶體不如目前使用直拉法生長的晶體純凈,因此具有更大的自發極化和更高的居里溫度。

    鈦酸鋇

    作為壓電材料,它已在很大程度上被鋯鈦酸鉛(也稱為PZT)所取代。 多晶鈦酸鋇具有正的電阻溫度系數,使其成為熱敏電阻和自調節電加熱系統的有用材料。

    鈦酸鋇晶體可用于非線性光學。 該材料具有高光束耦合增益,可以在可見光和近紅外波長工作。 在用于自泵浦相位共軛 (SPPC) 應用的材料中,它具有最高的反射率。 可用于毫瓦級光功率的連續波四波混頻。 對于光折變應用,鈦酸鋇可以摻雜各種其他元素,例如 鐵。

    鈦酸鋇薄膜顯示電光調制頻率超過 40 GHz。

    鈦酸鋇的熱電和鐵電特性用于某些類型的熱像儀非制冷傳感器

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    1. 鈦酸鋇
    2. 結構
    3. 生產和處理特性
    4. 使用

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