在显微镜下观察到的钛酸钡的致密微观结构。图片：宾夕法尼亚州立大学
钛酸钡（Barium titanate）是一种重要的电陶瓷材料，每年用于制造数万亿个电容器，并出现在大多数电子产品中。宾夕法尼亚州立大学的研究人员在创纪录的低温下生产了这种材料，这一发现可能会导致更节能的制造。
Wiki：钛酸钡陶瓷是以钛酸钡或其固溶体为主晶相的陶瓷。具有ABO3钙钛矿型结构，是典 型的铁电材料，分子式为BaTiO3。以 BaCO3、TiO2为主要原料预先合成后经830℃～1400℃烧结而成。
宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组使用冷烧结工艺在低于300℃的温度下使钛酸钡陶瓷致密化，这是有史以来最低的加工温度，同时保持了现代商业制造中较高温度下的质量。
宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的博士生，该研究的主要作者Kosuke Tsuji说：“我们的工作是完成了第一个通过一个步骤致密化铁电氧化物的例子。它应该开辟在低温下致密烧结更多无机材料的可能性。”
陶瓷电容器
这是研究人员首次使用冷烧结一步一步将钛酸钡致密化。科学家说，以前的方法需要二次加热来生产具有有用介电性能的材料，并在《欧洲陶瓷学会杂志》上报告了他们的发现。
烧结是常用的使用热和压力将细粉压缩成固体物质的方法。由宾夕法尼亚州立大学的科学家开发的冷烧结工艺可以在比传统烧结更低的温度和更短的时间内完成此过程。研究人员称，这项新兴技术具有降低制造多种材料的成本和对环境的影响的潜力。
研究人员使用新化学方法一步致密了钛酸钡。冷烧结涉及将几滴液体添加到陶瓷粉末中。与在没有液体的情况下在较高温度下加热相比，水分、热量和压力之间的反应产生的材料更致密。
先前的冷烧结研究使用的是中性或酸性溶液，但新的研究采用了碱性材料氢氧化物。科学家们说，氢氧化物有助于在较低温度下产生具有必要介电性能的钛酸钡。
陶瓷电容器结构
钛酸钡是用于在多层电容器中生产高介电常数介电材料的基本化合物。每年生产的3万亿个陶瓷电容器中，约90％包含钛酸钡。
“这些设备是现代电子世界的基础。”兰德尔（Randall）说，他是宾夕法尼亚州立大学材料研究所所长。“将这项技术应用于钛酸钡的意义是巨大的。仅在手机中，您可能就有1000个由钛酸钡制成的组件。它在所有电子产品中无处不在。”
研究人员称，降低商业化生产中使用的温度不仅会提高能源效率，而且还可以打开使用更便宜的金属并将聚合物复合材料掺入这些电容器的大门。
兰德尔说：“这对许多领先的电容器公司都非常有吸引力，这些公司都通过宾夕法尼亚州立大学的介电和压电中心（CDP）与这些研究人员合作。”
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