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学位论文作者签名: 冷浩博
2012 年 6 月 3 日
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学位论文作者签名:冷浩博指导教师签名:徐军
2012 年 6 月 3 日 2012 年 6 月 3 日
A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Synthesis and characterization of ferroelectric BaTi2O5
nanoparticles and grain oriented ceramics

Major : material science
Candidate : :Leng Haobo
Supervisor : Prof. Xujun

April, 2012
摘要
摘要
铁电材料 BaTi2O5 因为其较高的居里温度和其沿着 b 轴方向的
优异的介电性能有望应用到高容量电容器等电子器件当中。但是铁
电材料 BaTi2O5 热力学稳定区间仅为 1220-1230℃,合成比较困难并
且 BaTi2O5 材料 b 轴方向介电常数较大,制备具有有晶粒取向的陶
瓷在实际应用中很有意义。本次研究采用软化学方法制备不同形貌
的 BaTi2O5 颗粒并且进一步制备具有各向异性介电性能的陶瓷。
采用 BaCO3 和 TiO2 为前驱体,利用 NaCl-KCl 熔盐,球磨混合
均匀,在 840℃的条件下热处理 5h,制得 BaTi2O5 纳米棒长 m,
宽 100-250nm。制得的 BaTi2O5 纳米棒沿着(110)面的法线方向生
长,与 b 轴方向相近,在绿体成型的剪切力的作用下,BaTi2O5 纳米
棒垂直于压力方向。烧结制备的陶瓷表现出较强的介电各向异性。
以具有纤铁矿层状结构的为初始模板,通过原
位拓扑反应制备出片状锐钛矿 TiO2 颗粒。以 BaCO3 和片状 TiO2 为
反应原料,在 NaCl-KCl 复合熔盐中采用不同的混合方式和时间,
840 ºC 热处理 5h 得到了片状 BaTi2O5 颗粒。反应机制为溶解-沉积
机制,由于 TiO2 在熔盐中的溶解速率大大低于 BaCO3,因而 TiO2
成为反应模板,反应产物 BaTi2O5 保留了 TiO2 的片状形貌,烧结制
备的陶瓷表现出较强的介电各异性。
研究结果表明,采用软化学方法不仅能成功制备不同形貌的
BaTi2O5 颗粒而且利用其作为粉料制备的 BaTi2O5 陶瓷在不同的方向
上介电性能差别显著,是晶粒取向性陶瓷。本文为今后的进一步研
究打下了较好的基础。

关键词:无铅铁电材料; BaTi2O5;纳米棒;片状颗粒;软化学方
法;晶粒取向陶瓷;介电性能

I
II
Abstract
Abstract
Ferroelectric BaTi2O5 is attractive for high Curie temperature and
excellent dielectric along b axis. It’s hopefully used in high power
capacity. However, as BaTi2O5 is thermodynamically stable only over a
narrow temperature range (1220 ºC-1230 ºC), fabrication of BaTi2O5 is
challenging. The excell