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納米鈦酸鋇是電子陶瓷元器件行業(yè)的重要基礎原料，被譽為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”，也是電子陶瓷中使用最廣、用量最大的重要原料之一。
鈦酸鋇又稱為偏鈦酸鋇，分子式BaTiO3，可溶于濃硫酸、鹽酸以及氫氟酸，熔點為1625°C，密度為6.08g/cm3，相對分子質(zhì)量為233.19。根據(jù)鋇鈦比不同有BaTiO3、BaTi2O5、BaTi3O7、BaTi4O9等幾種化合物。鈦酸鋇常見的晶形有四方相、立方相、斜方相、四方相和六方相。最常見的是四方相晶體。
圖 鈦酸鋇的晶體結構
納米鈦酸鋇的優(yōu)良性能主要包括有高介電常數(shù)、低介電損耗、優(yōu)良的鐵電、壓電和絕緣性能等。
1、高介電常數(shù)
鈦酸鋇具有高介電常數(shù)、低介電損耗，已成為高頻元件中不可缺少的材料。同時強電性也被用于介質(zhì)放大、調(diào)頻和存貯設備。
2、壓電效應
在電場或機械力作用下，可引起電介質(zhì)中帶電粒子的相對位移而發(fā)生極化，因而引起表面電荷的現(xiàn)象稱為壓電性。鈦酸鋇屬鈣鈦礦型，具有良好的壓電性。
3、鐵電效應
鈦酸鋇晶體是一種具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)，在直流電場的作用下會產(chǎn)生極化效應，當立方相向四方相在居里相變溫度（120°C）下轉化后，晶體即具有電疇結構和鐵電、壓電性。
圖 鈦酸鋇晶體自發(fā)極化與疇壁形成
4、正溫度系數(shù)效應
在鐵電轉變溫度電附近，其電阻隨溫度的升高發(fā)生階躍變化。這種電阻率隨溫度升高而增大的性質(zhì)成為正溫度系數(shù)（PTC）效應。PTC效應與晶體結構、組成、雜質(zhì)、純度和制備工藝有直接關系。
鈦酸鋇雖有許多優(yōu)異的性能，但也存在一些缺陷，通過摻雜改性可改善性能。
對于電子陶瓷材料而言，鈦酸鋇的純度、粒度、形貌等性能至關重要，且由于鈦酸鋇在電子陶瓷領域的廣泛應用，其粉體制備一直受到人們的關注。目前鈦酸鋇的制備方法主要固相合成法、水熱法、溶膠凝膠法、草酸鹽共沉淀法、直接沉淀法等。
1、固相合成法
固相法是鈦酸鋇粉體的傳統(tǒng)制備方法，該工藝是將碳酸鋇和二氧化鈦原料等摩爾混合，并加入稀土改性材料，在1250~1300℃下煅燒，固相反應，合成的鈦酸鋇冷卻后粉碎即得到鈦酸鋇粉體產(chǎn)品。
反應式為：
BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2
優(yōu)點：工藝流程短、設備簡單、原料易得，成本低廉、技術成熟
缺點：原料混合不均，成品粒度大，粒度分布不均勻，純度低，摻雜元素不均勻，性能不穩(wěn)定
2、水熱法
在密封的壓力容器中，以水為溶劑，在一定的溫度和水的自生壓力下，將含分散TiO2細粒子的Ba(OH)2水溶液進行水熱處理，形成鈦酸鋇粉體。
反應式為：
Ba(OH)2+TiO2→BaTiO3+H2O
優(yōu)點：產(chǎn)品晶體發(fā)育完整，粒度小且分布均勻，顆粒之間少團聚，顆度可控；原料較便宜，生產(chǎn)成本低；無需高溫煅燒，避免了其中晶粒團聚和容易混入雜質(zhì)的問題
缺點：溫度和壓力等反應條件苛刻，對設備要求高，技術水平要求較高，產(chǎn)業(yè)化困難較大
3、溶膠-凝膠法
將易水解的金屬醇鹽或無機鹽在某種溶劑中與水發(fā)生反應，經(jīng)水解、縮聚而逐漸凝膠化，經(jīng)干燥和后處理得到鈦酸鋇粉體。
反應式：
Ba(OR)2+Ti(OR)4+3H2O→BaTiO3+6ROH
優(yōu)點：粉體化學均勻性好、純度高、粒度小、粒度分布窄，化學活性強
缺點：原料成本較高、且有機溶劑有毒性，工藝條件不易控制，粉體易團聚，難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化
4、草酸鹽共沉淀法
將TiCl4和BaCl2的混合溶液在適宜溫度下加入到草酸溶液中，并加入表面活性劑，控制反應條件得到前驅體草酸氧鈦鋇沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥和煅燒，制得鈦酸鋇粉體。
反應式：
優(yōu)點：產(chǎn)品純度高、粒度小，粒徑分布窄，活性高，化學組成均勻，操作方便
缺點：成本較高、粉體團聚較嚴重，鈦鋇比難控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，技術壁壘較高
5、直接沉淀法
在混合的金屬鹽溶液中加入適當?shù)某恋韯瑑H通過沉淀操作從溶液中直接得到納米顆粒沉淀物，沉淀物干燥或煅燒即可得到鈦酸鋇粉體。
優(yōu)點：工藝簡單，在常壓條件下進行，不需高溫，反應條件溫和，易控制，原料成本低
缺點：易引入TiO2、BaCO3等雜質(zhì)，粒度分布寬、需進行后處理
由于鈦酸鋇具有鐵電、壓電、正溫度系數(shù)效應等優(yōu)異的電學性能，使其成為電子工業(yè)和陶瓷工業(yè)中的關鍵材料，主要用于制造多層陶瓷電容器（MLCC）、單板陶瓷電容器、熱敏電阻、壓電陶瓷、微波陶瓷等電子元器件。
1、MLCC
MLCC 是用量最大、發(fā)展最快的片式電子元件品種之一，已被廣泛應用于通訊、計算機及外圍產(chǎn)品、消費類電子、汽車電子和其他信息電子領域，在電子線路中起到振蕩、耦合、旁路和濾波等作用。而介質(zhì)材料是MLCC中重要的組成部分，介質(zhì)材料鈦酸鋇因其具有介電常數(shù)高、介電損耗小以及良好的鐵電和絕緣性能被廣泛用于制備MLCC。
圖MLCC
2、微波介質(zhì)陶瓷
微波介質(zhì)陶瓷是一種新型電子材料，在通訊領域廣泛應用，可被用作介質(zhì)濾波器、 諧振器、基板、介質(zhì)天線、介質(zhì)導波回路等。鈦酸鋇介電性能隨TiO2的含量變化而改變，BaTi4O9、Ba2Ti9O20陶瓷具有優(yōu)異的微波介電性能。Ba2Ti9O20作為常用的微波介質(zhì)材料已被廣泛應用于微波介質(zhì)諧振器。
圖 介質(zhì)諧振器
3、PTC熱敏電阻器
鈦酸鋇由于優(yōu)異的正溫度系數(shù)效應被用于制備熱敏性陶瓷元件。PTC熱敏電阻是一種阻值會隨溫度的升高而變大的器件， 可實現(xiàn)如溫度檢測，電路限流等應用，被廣泛用于程控電話保安器、汽車發(fā)動機啟動器、彩電的自動消磁器、電冰箱壓縮機的啟動器、溫度傳感器、熱保護器等。
4、壓電陶瓷
鈦酸鋇是發(fā)現(xiàn)最早的無鉛壓電陶瓷，可用于各種能量轉換、聲音轉換、信號轉換和基于壓電等效回路的震蕩、微波和傳感器件。但由于制備的鈦酸鋇基陶瓷材料的壓電性能較低，目前應用實例并不多。但隨著對無鉛化要求的日益增強，鈦酸鋇基陶瓷作為一類很有希望替代PZT的無鉛壓電材料又重新受到重視。
5、LTCC
鈦酸鋇燒結溫度高，一般在1300°C以上，有研究以鈦酸鋇陶瓷為基礎，摻雜玻璃，實現(xiàn)鈦酸鋇陶瓷的低溫快速燒結，但其微波介電性能有所下降。
鈦酸鋇粉體的國外企業(yè)有：日本堺化學、日本化學工業(yè)、日本富士鈦、美國Ferro、日本共立材料等
國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有：山東國瓷、中星電子、臺灣信昌、福建貝思科、安徽中創(chuàng)電子、湖北天瓷、風華高科、無錫隆傲、安徽壹石通、上海典揚、立之億等
為了進一步加強交流，艾邦建有LTCC交流群，誠邀LTCC生產(chǎn)企業(yè)、設備、材料企業(yè)參與。目前群友包括：風華高科、順絡電子、中國電科二所、麥捷微、宏達電子、佳利電子等加入。