钛酸钡的基本物理性质.doc

钛酸钡的基本物理性质化学式：BaTiO3 分子量：233.21 熔点：1618°C （—致性熔融化合物） 外观：白色粉末或透明晶体，难溶于水，可溶于浓硫酸编辑本段钛酸钡晶体的结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618C在此温度以下，1460C以上结晶出 BaTiO3晶体结构来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群此时，六方晶系是稳定的 在1460〜130C之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构在此结构中Ti4+（钛离子）居于02-（氧 离子）构成的氧八面体中央，Ba2+（钡离子）则处于八个氧八面体围成的空隙中（见右图）此 时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性 随 着温度下降，晶体的对称性下降当温度下降到130C时，钛酸钡发生顺电-铁电相变在 130〜5C的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c 轴方向，即［001］方向钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小从晶胞来看， 只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短 当温度下降到5C以下，在5〜-90C温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自 发极化强度沿原立方晶胞的面对角线［011］方向。

为了方便起见，通常采用单斜晶系的参数 来描述正交晶系的单胞这样处理的好处是使我们很容易地从单胞中看出自发极化的情况 钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大从晶胞来看，相当于原立方晶系的 一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了， c 轴不变 晶相转变 当温度继续下 降到-90C以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其 自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线［111］方向平行钛酸钡从正交晶系转变成三斜 晶系，其结构变化也不大从晶胞来看，相当于原立方晶胞的一根体对角线伸长了，另一根 体对角线缩短了 综上所述，在整个温区（V1618C）,钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低在130C（即居 里点）以上，钛酸钡晶体呈现顺电性，在130 C以下呈现铁电性 编辑本段钛酸钡晶体的自发极化钛酸钡是一种典型的铁电体，所以提到钛酸钡，就一定要提到它的自发极化一般来讲， 电介质的电极化过程（方式）有三种，即电子位移极化、离子位移极化和固有电矩转向极化 对于钛酸钡而言，经过物理学家的严格推算，钛酸钡的自发极化的贡献主要来自于Ti4+的 离子位移极化和氧八面体其中一个02-的电子位移极化。

具体的推算过程过程比较简单，但 内容冗长，这里不予叙述，请读者参考有关书籍［1］编辑本段钛酸钡晶体的铁电畴钛酸钡晶体是由无数钛酸钡晶胞组成的当立方钛酸钡晶体冷却到居里点Tc时，将开 始产生自发极化，并同时进行立方相向四方相的转变在发生自发极化的时候，其中一部分 相互临近的晶胞都沿着原来立方晶胞的某个晶轴产生自发极化，而另一部分相互临近的晶胞 可能沿原立方晶胞的另一个晶轴产生自发极化这样当钛酸钡转变成四方相后，晶体就出现 了沿不同方向自发极化的晶胞小单元，我们称之为电畴也就是说，通过降低温度，晶体从 顺电相转变为铁电相时，由于自发极化，引起表面静电相互作用变化，产生电畴结构 电 畴的类型、畴壁的取向，除了主要由晶体的结构对称性决定外，同时还要满足以下两个条件： ① 晶格形变的连续性：电畴形成的结果，使得沿畴壁而切割晶体所产生的两个表面上的晶 格连续并相匹配 ② 自发极化分量的连续性：两相邻电畴的自发极化强度在垂直于畴壁方 向上的分量相等 因此，在四方钛酸钡单晶中，相邻电畴的自发极化方向只能相交成180° 或90°，即只存在180°畴和90°畴在单斜晶系钛酸钡中，由于自发极化沿原立方晶胞 的面对角线，因此除了180°和90°畴外，还存在60°和120°畴。

而在三斜晶系钛酸钡中， 除了存在180°畴外，还存在60°和109°畴编辑本段钛酸钡的介电性质这里所说的钛酸钡的介电性质主要指的是钛酸钡陶瓷的介电性质钛酸钡单晶的&和 tan 8随温度T的变化关系钛酸钡陶瓷的介电性能基本上和钛酸钡单晶的相似但由于陶瓷 是多晶结构，存在晶粒和晶界晶粒的大小和无序取向，晶界中玻璃相及杂质的存在，均直 接影响其介电特性，使其与单晶的有所不同 纯钛酸钡陶瓷的&和tan 8随温度T的变化关系如右图下它与单晶的&和tan 8随温度T的变化关系（右图上）比较，在Tc附 近的&的特性相差不大，但在5°C和-90°C两相变温度附近却没有单晶那样变化显著 钛 酸钡陶瓷的&和tan 8随温度T的变化关系 另外，钛酸钡陶瓷的晶粒的大小也会影响& 和温度T的变化关系（如下图）右图可以看出，随着晶粒尺寸的减小，在Tc以下&增大， 而在Tc附近&峰值降低 粒径对& -T的影响编辑本段钛酸钡研究的现状钛酸钡是一种强介电材料，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为”电子陶瓷工 业的支柱“目前，关于钛酸钡的研究实在太多太多国内外许多的学者对钛酸钡做了大量 的研究工作，通过掺杂改性，已经得到了大量的新材料，尤其是在MLCC方面的应用。

其 应用前景极其广阔，期待我们的加入。