メタチタン酸バリウム 化学特性,用途語,生産方法
外観
白色～ほとんど白色, 粉末
性質
チタン酸バリウムは、化学式BaTiO3で表される化合物であり、高い誘電率、高い誘電損失率、高い屈折率をもちます。CAS番号は12047-27-7です。キュリー温度 (Tc) は130 ℃付近であり、Tcにおいて常誘電体から強誘電体へ相転移が起こります。強誘電性は原子の欠陥や不純物の混合などの影響を強く受けます。
溶解性
水、エタノール、アセトンに難溶である。
解説
メタチタン酸バリウム 化学式BaTiO3、式量233.26。正式名称は三酸化バリウムチタン。混合比を変えた高温固相反応あるいはシュウ酸バリウムチタニル四水和物（シュウ酸バリウムオキシドチタン(Ⅳ)四水和物）Ba(TiO)(C2O4)2・4H2Oの熱分解で得られる無色結晶で、普通、チタン酸バリウムといえばこれをさす。低温から高温にかけて下記のように相転移する。
用途
主にセラミックコンデンサ、セラミック積層コンデンサ、PTCサーミスタに使用される。
PTCサーミスタはチタン酸バリウムの抵抗値がキュリー点で何桁も変動することを利用した温度センサーで、ヒーターの発熱温度制御などに利用される。
用途
電子工業材料。
用途
電子部品
構造
チタン酸バリウムの結晶構造は、低温から高温にかけて、菱面体晶、斜方晶、正方晶、立方晶の順に変化します。これらのうち、常温における正方晶は、強誘電体として、および高温(120℃以上)における立方晶は、常誘電体として工業的に重要な材料となります。
ペロブスカイト構造をとり、単位格子の頂点にはBaイオン、面心にはOイオン、体心にはTiイオンがあります。チタン酸バリウムは電界がなくても、各イオンが正規の位置からわずかにずれて分極します。この現象を自発分極と呼びます。外部の電界により分極の方向が反転するため、強誘電体と呼ばれます。また、イオンの変異によって強誘電性が発現するため、「変位型強誘電体」と呼ばれます。
説明
Attributing to its ferroelectricity, barium titanate is applied as a semiconductor with positive temperature coefficient of resistivity. It is one of the most important electroceramic materials among all the ferroelectric materials. Barium titanate has also dielectric properties, which can be used in the manufacture of ceramic capacitors. Furthermore, barium titanate has piezoelectric property and can be used in electrical devices such as actuators, accelerators, ultrasonic generators, piezoelectric transducers, filters, and sensors.
化学的特性
White crystalline solid; exists in five crystal modifications; the common tetragonal form has a Curie point of 120°C; exhibits ferroelectric and piezoelectric properties; density 6.02 g/cm3; melts at 1,625°C; insoluble in water and alkalies; slightly soluble in dilute mineral acids; dissolves in concentrated sulfuric acid and hydrofluoric acid.
物理的性質
White crystalline solid; exists in five crystal modifications; the common 94 BARIUM TITANATE tetragonal form has a Curie point of 120°C; exhibits ferroelectric and piezoelectric properties; density 6.02 g/cm3; melts at 1,625°C; insoluble in water and alkalies; slightly soluble in dilute mineral acids; dissolves in concentrated sulfuric acid and hydrofluoric acid.
物理的性質
Energy Gap:
Eg=3:38 eV(E//c); 3:27 eV(E⊥c).
The energy gap decreases by -4.5×10-4 eV/℃ when the crystal structure becomes cubic at high temperature.
Dielectric Constants:
Saturated Polarizability: 78,000 esu, Dipole Moment: 5×10
-18 esu cm
-3 .
使用
Barium titanate has many important commercial applications. It has both ferroelectric and piezoelectric properties. Also, it has a very high dielectric constant (about 1,000 times that of water). The compound has five crystalline modifications, each of which is stable over a particular temperature range. Ceramic bodies of barium titanate find wide applications in dielectric amplifiers, magnetic amplifiers, and capacitors. These storage devices are used in digital calculators, radio and television sets, ultrasonic apparatus, crystal microphone and telephone, sonar equipment, and many other electronic devices.
製造方法
Barium titanate is made by sintering a finely powdered mixture of barium carbonate and titanium dioxide in a furnace at 1,350°C. The calcined mass is finely ground and mixed with a binder (plastic). The mixture is subjected to extrusion, pressing or film casting to obtain ceramic bodies of desired shapes. Plastic is burnt off by heating and the shaped body is sintered by firing and then polished.
Barium titanate also may be prepared by other methods. These include ignition of barium and titanium alcoholates in an organic solvent; treatment of tetraethyl titanate or other alkyl ester of titanium with an aqueous solution of barium hydroxide; and ignition of barium titanyloxalate.
一般的な説明
Barium titanate(IV) is a ceramic material that can be synthesized by reacting titanium oxide (TiO
2) and barium salts in the presence of oleic acid as a stabilizing agent. It has a cubic crystal structure which allows it to have ferroelectric, thermoelectric and piezoelectric properties. It forms a film with intense photoluminescence which can be used for a wide range of electronic applications.
使用用途
チタン酸バリウムは「チタン酸バリウムセラミックス」とも呼ばれ、電圧をかけると内部で分極が起こり、電気を蓄積する誘電性のほか、圧電性や焦電性を有しています。この特長を利用して、、、、などの電子部品の材料として用いられていますセラミックコンデンサは内部電極とチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層層を交互に積層した、積層セラミックコンデンサ (MLCC) として利用されます。MLCC技術の進展により、携帯電話などのデバイスの小型化が実現しました。
圧電素子とは、物理的な圧力により内部の電荷が変化する、あるいは電圧をかけると振動する電子部品です。電子ライターやスピーカーなどに使用されています。
サーミスタとは、温度変化により内部の電荷が変化する焦電性を利用した電子部品です。やの温度制御などに利用されています。
概要
チタン酸バリウムとは、ペロブスカイト構造をもつ合成無機化合物です。
融点1,625 ℃、密度6.02 g/㎤で、常温において白色の固体です。毒物及び劇物取締法により「バリウム化合物」として劇物に指定されています。
製造方法
炭酸バリウムと酸化チタンを湿式混合し、濾過、乾燥、造粒成形し、仮焼、粉砕することで得られます。炭酸バリウムは硫化バリウムや塩化バリウム、水酸化バリウムなどから作製されます。ストロンチウムが不純物として混入すると、キュリー点が低温側に移動するため注意が必要です。
酸化チタンは硫酸法、または塩素法で作製されます。硫酸法では、チタン鉱石であるFeTiO3に硫酸を加えてTiOSO3を作製し、アンモニアを加えて得られたメタチタン酸 (TiO(OH)2) を焼くことで酸化チタンを得ます。塩素法では四塩化チタンの塩素を酸素で置換して、酸化チタンを得ます。
Structure and conformation
The space lattice of BaTiO 3 takes four types of crystal systems, depending on temperatures. The trigonal crystal (lower than -90℃) shows the spontaneous polarization to the [111] direction.The rhombic crystal (-70℃ to 5℃) shows the spontaneous polarization to the [011] direction and takes a longer structure along the direction. The tetragonal crystal (5℃–120℃) shows the spontaneous polarization to the [001] direction and takes a longer structure along the direction by the ratio of c/a=1.01. The cubic crystal (higher temperature than Curie point 120℃) takes the calcium titanate structure (Perovskite structure) and Ba atoms position at the eight corners of the cube, six O atoms at the center of the planes, and a Ti atom at the center of the body.
参考文献
[1] Burcu Ertu?, The Overview of The Electrical Properties of Barium Titanate, American Journal of Engineering Research, 2013, vol. 02, 01-07
[2] G. Arlt, D. Hennings and G. de With, Dielectric properties of fine‐grained barium titanate ceramics, Journal of Applied Physics, 1985, vol. 58, 1619
[3] Tomoaki Karaki, Kang Yan and Masatoshi Adachi, Barium Titanate Piezoelectric Ceramics Manufactured by Two-Step Sintering, Japanese Journal of Applied Physics, 2007, vol. 46, 7035-7038
メタチタン酸バリウム 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品