【正文】 0 年代以前，所有電介質(zhì)包括陶瓷電介質(zhì)，其介電常數(shù)都不超過 80。 功能陶瓷的第四個突破性進展是鐵電理論的研究與鐵電性能在新技術(shù)中的應(yīng)用研究與開發(fā) (如鐵電存儲器、紅外熱釋電、光電效應(yīng)等 )。 功能陶瓷的種類很多，用途廣，發(fā)展非常迅速，其發(fā)展方向是高可靠性、多功能、微型化、集成化和智能化。 第三，材料結(jié)構(gòu)的尺度向越來越小的方向發(fā)展。生物通過千百萬年的進化，在嚴峻的自然界環(huán)境中經(jīng)過優(yōu)勝劣汰，適 者生存而發(fā)展到今天，自有其獨特之處。 化學(xué)工業(yè)：微晶陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性好、耐磨，被用于制造輸送腐蝕性液體的管道、閥門、泵等，還可用作反應(yīng)器、電解池及攪拌器的內(nèi)襯。而這些高性能元器件的發(fā)展必須依賴于優(yōu)質(zhì) (高純、超微細、高均勻、高化學(xué)活性 ) 原料粉體的制備，因為陶瓷性能在很大程度上取決于原料粉體的質(zhì)量。 固 體 機 械 粉 碎 法高 溫 熔 融 體 的 噴 霧 分 散熔 融 快 淬 法爆 炸 法固 相 法鹽 類 分 解還 原 反 應(yīng)氧 化 反 應(yīng)自 蔓 延 合 成 法沉 淀 法水 熱 法溶 膠 凝 膠 法蒸 發(fā) 溶 劑 熱 解 法噴 霧 法微 乳 液 法高 分 子 聚 合 法高 分 子 網(wǎng) 絡(luò) 凝 膠 法液 相 法物 理 氣 相 沉 積 法化 學(xué) 氣 相 沉 積 法氣 相 法本 體 物 質(zhì) 的 粉 碎 法原 子 、 分 子 、 離 子 級水 平 上 的 造 粒 法超微細粉體制備方法 圖 迄今，在鈦酸鋇為基的高介陶瓷、壓電陶瓷、半導(dǎo)體敏感陶瓷材料及其元器件的發(fā)展過程中，我國基本上緊跟國際上的發(fā)展步伐，差距并不大。 2. 對復(fù)合氧化物粉體材料，要求為某種確定晶型或該種確定晶型含量不低于某一定值 由于功能材料的功能與其結(jié)晶構(gòu)型有關(guān)，故要求其主原料粉體必須為某一確定晶體結(jié)構(gòu)。而對于粉體粒度分布，陶瓷學(xué)中早有定論，要求粉體粒度分布呈正態(tài)分布。固相反應(yīng)顧名思義是指那些有固態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)。固相化學(xué)反應(yīng)按反應(yīng)的溫度高低可分為高溫固相反應(yīng)和低溫或室溫固相反應(yīng)。同樣，進一步實現(xiàn)在晶核上的晶體生長也有相當(dāng)?shù)睦щy。 低溫固相反應(yīng)的研究及其合成應(yīng)用價值的開發(fā)具有重要意義，正如 1993 年 Mallouk教授在 Science 上的評述中指出：傳統(tǒng)固相化學(xué)反應(yīng)合成所得到的是熱力學(xué)穩(wěn)定的產(chǎn)物，而那些介穩(wěn)中間產(chǎn)物或動力學(xué)控制的化合物往往只能在較低溫度下存在，它們在高溫時分解或重新組成熱力學(xué)穩(wěn)定的產(chǎn)物。在滿足熱力學(xué)條件下，反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)成了反應(yīng)速率的決定性因素。南京大學(xué)配位化學(xué)研究所配位化學(xué)國家重點實驗室忻新泉等人近十年來對室溫或近室溫下的固相配位化學(xué)反應(yīng)進行了系統(tǒng)的研究，探討了低熱溫度固一固反應(yīng)的機理，提出并用實驗證實了固相反應(yīng)的四個階段，擴散 反應(yīng) 成核 生長，每步都有可能是反應(yīng)速率的決定步驟：總結(jié)了 固相反應(yīng)遵循的特有規(guī)律；利用固相化學(xué)反應(yīng)的原理，合成了一系列化合物。物理方法可制得粒徑易控的超微細粒子，但因所需設(shè)備昂貴而限制了它的廣泛應(yīng)用：化學(xué)法雖然成本低，條件簡單，適于大批量合成，但其使用范圍窄，可調(diào)變的范圍也有一定的限制，而且原料利用率不高，并造成環(huán)境污染。例如 LiClKC1, KClNaClAlC13和電解鋁常用的 A12O3NaFAlF3MgF2。 2. 熔鹽中的離子濃度高、粘度低、擴散快和導(dǎo)電率大，從而使高溫化學(xué)反應(yīng)過程中傳熱、傳能速率快、效率高。熔鹽與許多物質(zhì)互相作用、熔鹽噴濺和揮發(fā)將對人體和壞境產(chǎn)生危害，這對使用熔鹽的材料選擇 (如容器材料、電極材料、絕緣材料、工具材料等 )和工藝技術(shù)操作帶來不少麻煩。如上述制氟過程中對有機化合物如 CH3(CH2) (4) 熔鹽萃取及熔煉金屬、合金用的熔鹽精練劑和熔鹽覆蓋劑，顧名思義，這些工藝技術(shù)中熔鹽都不可或缺。影響熔鹽法所合成的粉體形狀的因素主要包括所用鹽的種類和用量，反應(yīng)溫度和時間，摻雜物質(zhì)種類和用量等。 所謂液固法，就是在 合成反應(yīng)中至少有一種熔融鹽參與反應(yīng)，同時作為反應(yīng)介質(zhì) 的制備方法， 它屬于熔鹽法的一種，又稱半熔鹽法。缺點是：由于不同金屬鹽在溶液中的水解度不同，會在一定程度上影響陶瓷材料的化學(xué)和結(jié)構(gòu)的均一性，并且很難完全避。而且，如何控制成核數(shù)目和位置，如何控制摻雜的均勻性，如何提高溶解度和控制粉體尺寸等，都是熔鹽法制備粉體過程中存在的問題 [30]。與傳統(tǒng)的固相法等方法相比，利王根林 ： 功能陶瓷材料鈦酸鹽亞微米晶的合成與表征 16 用熔鹽法合成分體主要有以下優(yōu)點： (1) 可以明顯的降低合成溫度和縮短反應(yīng)時間，這可以歸結(jié)為由于鹽的熔 體的形成，使反應(yīng)成分在液相中的流動性增強，擴散速率顯著提高 [26]；同時由 于熔鹽貫穿在生成的粉體顆粒之間，阻止顆粒之間的相互連結(jié)，因此熔鹽法制得 的粉體結(jié)構(gòu)均 勻，無團聚，或僅有弱團聚體 [27]。 (2) 在熱還原法生產(chǎn)金屬過程中，多以熔融鹵化物為原料，同時加入適量的熔鹽助熔劑，如中、重稀土金屬 (含釔、鈧 )，錒系金屬和鈦、鋯等都是這樣來完成的。 HF(低共熔點 ℃ )來實現(xiàn)的。以堿金屬和堿土金屬氟化物及其混合熔鹽為代表，它們很少或幾乎不大受射線輻射損傷，因而在核工業(yè)中受到很大重視和廣泛應(yīng)用。 二、 熔鹽的特性 熔鹽不僅種類繁多，離子多樣與水和有機物質(zhì)這兩類多由共價鍵組成的常溫分子溶劑比較，作為陰離子高溫特殊溶劑的熔鹽具有以下特性： 1. 高溫離子熔鹽對其它物質(zhì)具有非凡的溶解能力。其一，不少離子未被計入，其二，熔鹽與其它物質(zhì)相互作用衍生處許多別的離子和非單一熔鹽。微細功能材料由于具有不同于晶態(tài)體材料的特殊電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)及催化性質(zhì)，因此被公認為一種有開發(fā)應(yīng)用前景的新型材料，是當(dāng)前固體物理、材料化學(xué)中的活躍領(lǐng)域之一。 王根林 ： 功能陶瓷材料鈦酸鹽亞微米晶的合成與表征 13 低溫固相化學(xué)反應(yīng)與溶液反應(yīng)一樣，種類繁多，按照參加反應(yīng)的物質(zhì)種數(shù)可將固相反應(yīng)體系分為單組分固相反應(yīng)和多組分固相反應(yīng)。固相反應(yīng)能否進行，取決于固體反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)函數(shù)。但長期以來，由于傳統(tǒng)材料主要涉及一些高熔點的無機固體，因而在人們的觀念中低溫下的固相反應(yīng)幾乎難以進行。因此，成核 反應(yīng)需要通過反應(yīng)物界面結(jié)構(gòu)的重新排列，其中包括結(jié)構(gòu)中陰陽離子的斷裂和重新結(jié)合。人們在飽受環(huán)境污染帶來的疾病折磨，以及因破壞自然生態(tài)平衡而遭到大自然的懲罰之后，正在積極反思，進行戰(zhàn)略規(guī)劃，清潔化生成、綠色食品、反樸歸真等要求己深入人心。本論文中，我們從本體物質(zhì)的粉碎法與原子、分子、離子級水平上的造粒法兩個大類對目前的超微細粉體制備方法進行分類，并列舉了一些典型的粉體制備技術(shù)，如圖 所示。燒結(jié)中涉及原料粉體粒子長大，粉粒間氣孔排除及晶界形成等物理化學(xué)過程，而最后功能陶瓷材料的主要功能好壞又與最終材料的晶粒大小有關(guān)，所以為獲得晶粒大小適中、尺寸均勻的材料，對粉料的平均粒徑與粒度分布就必須有一定要求。如制備 MgAl2O4 尖晶石透明陶瓷，雜質(zhì)的存在將影響其透明度，就要求 MgAl2O4 粉體純度不低于 wt%。隨著功能陶瓷的發(fā)展，高溫固相反應(yīng)法制備的粉體己經(jīng)不能滿足高性能元器件的要求。然而隨著人們對環(huán)境重視程度的提高，傳統(tǒng)含鉛壓電陶瓷將最終被淘汰，無鉛壓電陶瓷的開發(fā)與應(yīng)用就成為一項巫待解決的研究課題。如高速飛機的機翼前緣，噴氣式發(fā)動機噴嘴，主晶相為堇青石、通過澆注法制造的雷達天線罩已被廣泛應(yīng)用。新的智能材料能夠感知外界條件變化，進行判斷并主動作出反應(yīng)。但是隨著高技術(shù)的發(fā)展，其它高技術(shù)要求材料技術(shù)為它們提供更多更好的功能材料，而材料技術(shù)也珊占來越有能力滿足這一要求。已有不少學(xué)者認為，陶瓷高溫超導(dǎo)性與電子和聲子的非線性相互作用及晶格的不穩(wěn)定性與引起鐵電性的結(jié)構(gòu)相變有關(guān)。 功能陶瓷的第三個功能是半導(dǎo)電性。由于我們的專業(yè)方向主要是功能陶瓷的制備及應(yīng)用研究，下面我們將進一步介紹功能陶瓷的功能、分類及發(fā)展。 功能材料是指具有力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等單一特殊功能以及在機、電、聲、光、熱、磁、力間具有耦合功能的凝聚態(tài)材料。H 2O2 and mercial TiO2 submicron particles to thermal treatment in air at 700 176。最后，利用 TGDSC 和電化學(xué)工作站對產(chǎn) 物的熱學(xué)和電學(xué)方面的性質(zhì)進行研究。H 2O2 亞微米顆粒（尺寸約為 130450 nm）；第二，以自制的前驅(qū)體 BaO279 揚州大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和版權(quán)使用授權(quán)書 70 . 2 產(chǎn)品 S r T i O 3 的 V I 性能表征 66 產(chǎn)品 S r T i O 3 的 F T I R 分析 62 熔鹽法反應(yīng)得到產(chǎn)品 SrTiO3 的 XRD 分析 58 167。58 4 . 2 . 5 產(chǎn) 品 的 表征 58 熔 鹽 反 應(yīng) 法 合 成 S r T i O 3 亞微米晶 58 固 相 反 應(yīng) 法 合 成 S r T i O 3 亞微米晶 前言 55 4 SrTiO3 亞微米晶的固相法、熔鹽法合成 53 參考文獻 50 3 . 5 . 2 產(chǎn)品 C d T i O 3 的 V I 表征 3 . 5 產(chǎn)品 C d T i O 3 的 電 學(xué) 性 能 表征 47 產(chǎn)品 C d T i O 3 的 S E M 表征 3 .3 結(jié)果與討論 2 . 1 前言 8 功 能 陶 瓷 材 料 的 制 備 要求 1 英文摘要 分類號 學(xué) 號 M05044 U D C 密 級 學(xué) 位 論 文 功能陶瓷材料鈦酸鹽亞微米晶的合成與表征