在顯微鏡下觀察到的鈦酸鋇的緻密微觀結構。圖片：賓夕法尼亞州立大學
鈦酸鋇（Barium titanate）是一種重要的電陶瓷材料，每年用於製造數萬億個電容器，並出現在大多數電子產品中。賓夕法尼亞州立大學的研究人員在創紀錄的低溫下生產了這種材料，這一發現可能會導致更節能的製造。
Wiki：鈦酸鋇陶瓷是以鈦酸鋇或其固溶體為主晶相的陶瓷。具有ABO3鈣鈦礦型結構，是典 型的鐵電材料，分子式為BaTiO3。以 BaCO3、TiO2為主要原料預先合成後經830℃～1400℃燒結而成。
賓夕法尼亞州立大學的一個研究小組使用冷燒結工藝在低於300℃的溫度下使鈦酸鋇陶瓷緻密化，這是有史以來最低的加工溫度，同時保持了現代商業製造中較高溫度下的質量。
賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程系的博士生，該研究的主要作者Kosuke Tsuji說：“我們的工作是完成了第一個通過一個步驟緻密化鐵電氧化物的例子。它應該開闢在低溫下緻密燒結更多無機材料的可能性。”
陶瓷電容器
這是研究人員首次使用冷燒結一步一步將鈦酸鋇緻密化。科學家說，以前的方法需要二次加熱來生產具有有用介電性能的材料，並在《歐洲陶瓷學會雜誌》上報告了他們的發現。
燒結是常用的使用熱和壓力將細粉壓縮成固體物質的方法。由賓夕法尼亞州立大學的科學家開發的冷燒結工藝可以在比傳統燒結更低的溫度和更短的時間內完成此過程。研究人員稱，這項新興技術具有降低製造多種材料的成本和對環境的影響的潛力。
研究人員使用新化學方法一步緻密了鈦酸鋇。冷燒結涉及將幾滴液體添加到陶瓷粉末中。與在沒有液體的情況下在較高溫度下加熱相比，水分、熱量和壓力之間的反應產生的材料更緻密。
先前的冷燒結研究使用的是中性或酸性溶液，但新的研究採用了鹼性材料氫氧化物。科學家們說，氫氧化物有助於在較低溫度下產生具有必要介電性能的鈦酸鋇。
陶瓷電容器結構
鈦酸鋇是用於在多層電容器中生產高介電常數介電材料的基本化合物。每年生產的3萬億個陶瓷電容器中，約90％包含鈦酸鋇。
“這些設備是現代電子世界的基礎。”蘭德爾（Randall）說，他是賓夕法尼亞州立大學材料研究所所長。“將這項技術應用於鈦酸鋇的意義是巨大的。僅在手機中，您可能就有1000個由鈦酸鋇製成的組件。它在所有電子產品中無處不在。”
研究人員稱，降低商業化生產中使用的溫度不僅會提高能源效率，而且還可以打開使用更便宜的金屬並將聚合物複合材料摻入這些電容器的大門。
蘭德爾說：“這對許多領先的電容器公司都非常有吸引力，這些公司都通過賓夕法尼亞州立大學的介電和壓電中心（CDP）與這些研究人員合作。”
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