顯微鏡下觀察到的鈦酸鋇的緻密微觀結構。
鈦酸鋇是一種重要的電陶瓷材料，主要應用於製造電容器和電子產品。為了提高鈦酸鋇的緻密性並保持其介電性能，工程師們必須對其進行二次加熱處理。近日，據《歐洲陶瓷學會期刊》報道，美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員已經在創紀錄的低溫（約300℃）條件下，成功製造了鈦酸鋇電陶瓷材料。該材料的緻密性非常好，質量與高溫商業化產品無異。該成果將對行業的節能減排產生積極作用。
燒結是一種利用熱和壓力將細小粉末壓縮成固體的工藝。此前，冷燒結技術多使用中性或酸性溶液作為助劑。此次，研究人員在陶瓷粉末中加入了鹼性的氫氧化物。他們發現，氫氧離子有助於低溫條件下製備具有介電性能的鈦酸鋇。
賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程學教授Clive Randall說：“我們的研究表明，以前難以燒結的材料也可以燒結了。這讓我們有了新的目標，那就是找到合適的化學助劑，讓所有的陶瓷材料，甚至金屬材料都能冷燒結。陶瓷設備支撐著現代電子工業。例如，僅僅在你使用的手機中，可能就至少有上千個組件是由鈦酸鋇製成的。因此，將低溫冷燒結技術應用於鈦酸鋇材料製造的影響是非常巨大的。”
研究人員表示，降低鈦酸鋇材料的商業製造溫度不僅可以節約能源，還能為在電容器中使用廉價金屬或者加入聚合物複合材料奠定基礎。
Randall說：“低溫冷燒結技術對電容器公司頗具吸引力。他們會通過賓大介質和壓電材料中心（CDP）與技術人員展開合作。”
期刊編號：0955-2219
原文鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/ps-csp022620.php
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