铁电材料BaTi2O5的纳米颗粒合成及晶粒取向陶瓷的制备及其表征

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铁电材料BaTi2O5因为其较高的居里温度和其沿着b轴方向的优异的介电性能有望应用到高容量电容器等电子器件当中。但是铁电材料BaTi2O5热力学稳定区间仅为1220-1230℃,合成比较困难并且BaTi2O5材料b轴方向介电常数较大,制备具有有晶粒取向的陶瓷在实际应用中很有意义。本次研究采用软化学方法制备不同形貌的BaTi2O5颗粒并且进一步制备具有各向异性介电性能的陶瓷。采用BaCO3和TiO2为前驱体,利用NaCl-KCl熔盐,球磨混合均匀,在840℃的条件下热处理5h,制得BaTi2O5纳米棒长2.5m,宽100-250nm。制得的BaTi2O5纳米棒沿着(110)面的法线方向生长,与b轴方向相近,在绿体成型的剪切力的作用下,BaTi2O5纳米棒垂直于压力方向。烧结制备的陶瓷表现出较强的介电各向异性。以具有纤铁矿层状结构的K0.8Ti1.73Li0.27O4为初始模板,通过原位拓扑反应制备出片状锐钛矿TiO2颗粒。以BaCO3和片状TiO2为反应原料,在NaCl-KCl复合熔盐中采用不同的混合方式和时间,840°C热处理5h得到了片状BaTi2O5颗粒。反应机制为溶解-沉积机制,由于TiO2在熔盐中的溶解速率大大低于BaCO3,因而TiO2成为反应模板,反应产物BaTi2O5保留了TiO2的片状形貌,烧结制备的陶瓷表现出较强的介电各异性。研究结果表明,采用软化学方法不仅能成功制备不同形貌的BaTi2O5颗粒而且利用其作为粉料制备的BaTi2O5陶瓷在不同的方向上介电性能差别显著,是晶粒取向性陶瓷。本文为今后的进一步研究打下了较好的基础。
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