鈦酸鋇因具有高介電常數(shù)、壓電鐵電性及正溫度系數(shù)等優(yōu)異性能而成為重要的陶瓷材料。燒結(jié)工藝對鈦酸鋇陶瓷的致密化與顯微結(jié)構具有重要影響；鈦酸鋇陶瓷存在介電常數(shù)隨溫度的變化率較大、介電損耗高、擊穿場強低、本身存在薄層時吸收強度弱和帶寬窄等缺點，常常通過摻雜改性來提高鈦酸鋇陶瓷的性能，而不同摻雜材料對鈦酸鋇陶瓷有著不同的影響。鈦酸鋇陶瓷應用前景廣闊，進一步研究更優(yōu)良的鈦酸鋇陶瓷燒結(jié)工藝及摻雜工藝有著很重大的意義。

鈦酸鋇陶瓷燒結(jié)工藝

【毫米波燒結(jié)】

毫米波與微波相比波長更短，電磁波能量在空間分布更均勻，能夠使被燒結(jié)材料本身溫度分布更均勻，毫米波燒結(jié)還能夠進一步降低材料的燒結(jié)溫度。低的燒結(jié)溫度不僅對制備細晶粒陶瓷材料有利，也能夠降低多層陶瓷電容器內(nèi)電極的使用要求。毫米波燒結(jié)的以上特點可在更低的燒結(jié)溫度和更短的處理時間內(nèi)獲得相同甚至超過常規(guī)燒結(jié)材料介電性能的鈦酸鋇陶瓷。

鈦酸鋇陶瓷摻雜工藝

摻雜改性是獲得高性能無機功能材料的一條重要途徑，摻雜組分的分布不僅影響材料的工藝性能，還對材料的微觀 結(jié)構有重要的影響，進而改變材料功能效應。ABO₃鈣鈦礦特有的幾何松散性能夠容納不同尺寸的摻雜離子，所以不同A位或B位以及A位和B位的復合能夠得到許多復合鈣鈦礦結(jié)構固溶體和化合物。通過不同方式對鈦酸鋇基陶瓷進行改性，以達到提高材料的介電常數(shù)、減小介電常數(shù)隨溫度的變化率、降低介電損耗、改善吸波性能等目的。 

鈦酸鋇摻雜改性主要通過等價摻雜(PbTiO₃、SiO₂、TiO₂等)、不等價摻雜(Al₂O₃、Bi₂O₃、Y₂O₃等)進行。等價態(tài)離子的摻雜大致分為兩類：其一是Pb²⁺、Sr²⁺等二價離子，能夠取代或置換Ba²⁺位，取代后電價不發(fā)生改變，但其離子半徑會影響其晶胞參數(shù)，有些離子會使鈦酸鋇陶瓷的距離峰發(fā)生彌散，而另一些離子可能影響居里溫度向低溫方向移動，或如Pb離子一樣，使得居里溫度升高。另一類則是化合價和B位離子(Ti⁴⁺)電價相同，像Si⁴⁺取代Ti⁴⁺可使居里溫度移向高溫。

不等價摻雜包括：施主摻雜(即摻雜元素的電荷高于被取代元素)，有些離子摻雜量較大時能夠有效降低晶粒尺寸，比如Nb⁵⁺和Nd³⁺分別取代B位和A位，受主摻雜(即摻雜元素的電荷低于被取代元素)，像Co²⁺、Ni²⁺等可使陶瓷材料的溫度穩(wěn)定性有所提高。采用過渡金屬離子(如Cr、Mn、Co、Nb)來對A位和B位摻雜，也能夠顯著提高鈦酸鋇陶瓷的介電性能。

鈦酸鋇陶瓷摻雜常使用的摻雜材料主要有金屬氧化物、稀土元素、玻璃、聚合物等。

鈦酸鋇的應用

(1)目前鈦酸鋇在電子陶瓷工業(yè)應用最廣、最具開發(fā)潛力的領域就是陶瓷電容器，鈦酸鋇陶瓷材料具有高介電常數(shù)、壓電鐵電性以及正溫度系數(shù)等優(yōu)異性能，是制備正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器、多層陶瓷電容器(MLCC)、動態(tài)隨機存儲器(DRAM)、節(jié)點放大器和光電元件的必需原料。近年來，BaTiO₃基介電材料占陶瓷電容器總消耗量的90％以上。純鈦酸鋇陶瓷及其改性化合物具有高的介電常數(shù)，已經(jīng)被廣泛用于生產(chǎn)多層陶瓷電容器。

(2)鈦酸鋇陶瓷可作為高儲能密度介質(zhì)材料，制作成高儲能電容器，用于脈沖功率技術之中。與其它儲能裝置相比，電容器具有放電功率大、利用效率高、脈沖放電壽命長等優(yōu)點，正逐漸成為脈沖功率設備中的儲能元件而被廣泛應用于電磁軌道武器、全電動軍艦、戰(zhàn)斗用車輛等國防領域。

(3)鈦酸鋇陶瓷用于制作超級電容器應用于移動通訊、航空航天和國防科技等領域，特別是在電動汽車上，大功率的超級電容器更顯示了其前所未有的應用前景，不僅適合于作短時間的功率輸出源，還可利用它比功率高、比能量大、一次儲能多等優(yōu)點，在電動車啟動、加速和爬坡時有效地改善運動特性。超級電容還具有內(nèi)阻小、充放電效率高、循環(huán)壽命長、無污染等獨特的優(yōu)點，和其他能量元件(發(fā)電機、蓄電池、燃料電池燈)組成聯(lián)合體共同工作，是實現(xiàn)能量回收利用、降低污染的有效途徑，可以大大提高電動車一次充電的續(xù)航里程。