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多層陶瓷電容器與水熱法
多層陶瓷電容器（MLCC）是目前世界上用量最大,、發(fā)展最快的片式元件。因其結(jié)構(gòu)緊湊,、介電損耗低、比容高,、體積小,、價(jià)格低廉,，MLCC廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、測(cè)量?jī)x器,、家用計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等民用電子整機(jī)的旁路,、調(diào)諧、濾波,、耦合,、振蕩電路中,，大大提高了濾波性能,、高頻開(kāi)關(guān)性能、抗干擾性能,，減少了設(shè)備的重量和體積，在航空航天,、軍事信號(hào)控制和武器彈頭控制等軍用電子設(shè)備及石油勘探等行業(yè)也深受重用。
（圖片來(lái)源：國(guó)瓷材料）
鈦酸鋇粉體是MLCC的主要原料,，MLCC的發(fā)展對(duì)高質(zhì)量的鈦酸鋇粉體的要求越來(lái)越高,，需求量也與日俱增,。目前，制備鈦酸鋇粉體的方法有固相法,、液相法、氣相法等,，其中固相法和水熱法已產(chǎn)業(yè)化,。固相法相對(duì)于其他方法而言,，技術(shù)比較成熟，原料便宜易得,，產(chǎn)量高,，但此方法所需反應(yīng)溫度高,，能耗較大，而且產(chǎn)品顆粒粒徑大,，無(wú)法生產(chǎn)100nm以下的粉體，嚴(yán)重團(tuán)聚且組分不均勻,，無(wú)法滿足MLCC的發(fā)展需求。
水熱法的研究現(xiàn)狀
水熱法,，是指在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水溶液作為反應(yīng)體系,，通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系加熱,、加壓（或自生蒸氣壓）,，創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)高溫,、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并且重結(jié)晶而進(jìn)行無(wú)機(jī)合成與材料處理的一種有效方法,。
在水熱反應(yīng)中，水的存在具有多方面的作用,，水不僅充當(dāng)溶劑同時(shí)作為一種化學(xué)組分參與反應(yīng),，另外還是一種傳遞壓力的介質(zhì),，通過(guò)控制物理化學(xué)因素和加速反應(yīng)滲透，使晶體快速形成與生長(zhǎng),。
按設(shè)備的差異,，水熱法又可分為“普通水熱法”和“特殊水熱法”,。所謂“特殊水熱法”是指在水熱反應(yīng)條件體系上再添加其它作用力場(chǎng)，如直流電場(chǎng),、磁場(chǎng)、微波場(chǎng)等,。
按反應(yīng)溫度進(jìn)行分類，則可分為低溫水熱法和超臨界水熱合成,。低溫水熱法所用溫度范圍一般在100～250℃之間,。超臨界水熱合成是指利用作為反應(yīng)介質(zhì)的水在超臨界狀態(tài)（即在水的臨界溫度374℃,，臨界壓力22.1MPa以上條件時(shí)）下的性質(zhì)和反應(yīng)物在高溫高壓水熱條件下的特殊性質(zhì)進(jìn)行合成反應(yīng)。
水熱法的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面：
（1）水熱法主要采用中低溫液相控制,、工藝較簡(jiǎn)單,，不需要高溫處理即可得到晶型完整,、粒度分布均勻、分散性良好的產(chǎn)品,，從而相對(duì)降低能耗,；
（2）適用性廣泛，既可制備出超微粒子,，又可制備粒徑較大的單晶,，還可以制備無(wú)機(jī)陶瓷薄膜,；
（3）原料相對(duì)價(jià)廉易得，同時(shí)所得產(chǎn)品物相均勻,、純度高,、結(jié)晶良好,、產(chǎn)率高，并且產(chǎn)品形貌與大小可控,；
（4）通過(guò)改變反應(yīng)溫度、壓力,、反應(yīng)時(shí)間等因素在水熱過(guò)程中可有效地控制反應(yīng)和晶體生長(zhǎng),；
（5）水熱合成的密閉條件有利于進(jìn)行那些對(duì)人體健康有害的有毒反應(yīng)體系,，盡可能的減少環(huán)境污染。
關(guān)于水熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及結(jié)晶機(jī)理,，有研究認(rèn)為水熱條件下晶體生長(zhǎng)主要包括以下幾步：
（1）原料在水熱介質(zhì)中的溶解，溶解后以離子,、分子或離子團(tuán)形式進(jìn)入溶液中,；
（2）利用由釜內(nèi)溫度差在釜內(nèi)溶液中產(chǎn)生的強(qiáng)烈對(duì)流,，將原料溶解后產(chǎn)生的離子、分子或離子團(tuán)運(yùn)輸?shù)骄Ш松L(zhǎng)區(qū)（低溫區(qū)）形成過(guò)飽和溶液,；
（3）離子,、分子或離子團(tuán)在生長(zhǎng)界面進(jìn)行吸附,、分解和脫附；
（4）吸附物質(zhì)在界面上的運(yùn)動(dòng)；
（5）溶解物質(zhì)的結(jié)晶,。
鈦酸鋇粉體的水熱合成
高純度納米級(jí)鈦酸鋇粉體的合成一直是研究熱點(diǎn)，相對(duì)于固相法,，水熱合成法技術(shù)還不成熟,，但其優(yōu)勢(shì)不言而喻,。水熱過(guò)程主要是對(duì)陶瓷前驅(qū)體的混合物的處理，一般是在溫度為25°C~250°C及常壓或者加壓情況下反應(yīng),。通過(guò)控制反應(yīng)過(guò)程中的工藝條件可制備出不同形貌的顆粒粒徑范圍從20nm~1μm。Christensen等人首次報(bào)道了鈦酸鋇粉體的水熱合成,，因?yàn)槠涫褂玫腡i前驅(qū)體活性較低,，所化反應(yīng)是在高溫高壓(380°C~450°C,，30~50Mpa)下進(jìn)行的。
前驅(qū)體的反應(yīng)活性對(duì)水熱合成鈦酸鋇的反應(yīng)條件起著特別重要的影響,。固體粉末,、膠體,、粉末與膠體混合物均可為前驅(qū)體，Ba(OH)2·8H2O和Ba(CH3COO)2,，固體TiO2,，無(wú)定形TiO2凝膠，均為制備鈦酸鋇粉體的常用原料。
小結(jié)
鈦酸鋇電子陶瓷所用鈦酸鋇粉體一般為四方相,，要想直接水熱合成出四方相鈦酸鋇,，就需要使用高活性的前驅(qū)體,，或者通過(guò)提高反應(yīng)體系的Ba/Ti、堿度,，添加輔助劑，如表面活性劑，與其他技術(shù)相結(jié)合的方法,，如微波水熱法,、溶膠-凝膠-水熱法,、水熱-沉淀法、水熱電化學(xué)法來(lái)促進(jìn)四方相鈦酸鋇的形成,。
雖然納米鈦酸鋇粉體的制備技術(shù)飛速發(fā)展,，但仍有很多問(wèn)題亟需解決,，如鈦酸鋇納米顆粒形成過(guò)程機(jī)理，亞穩(wěn)態(tài)立方相穩(wěn)定存在的原因,，臨界尺寸的大�,�,；合成裝置的工業(yè)化，粉體的表征手段的局限,，四方相含量的準(zhǔn)確測(cè)量等。
參考資料：
李婷：水熱法合成鈦酸鋇粉體的研究
趙曼：水熱法以磷鐵制備電池級(jí)磷酸鐵及改性研究
孫慶軍：水熱與微波水熱法合成形貌可控納米氧化鎢粉體
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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