多铁性复合材料的制备与性能研究(3)
某些铁电材料当受到外界作用力时，会产生形变，这种形变会使材料内部发生极化现象，铁电材料的两个相对表面会出现正负相反的两种电荷。当外部压力撤去后，材料会还原到不带电的状态，这种由于外力作用而使材料相对表面产生正负电荷的现象被称作正压电效应，表面产生电荷的正负和多少也会随着外部作用力的方向和大小的而改变。与之相反的是，在具有正压电效应的材料极化方向上施加电场后，材料会随着电场变化而发生变形，撤掉电场后，材料的变形随之消失，这种现象则称为逆压电效应[18]。这些材料之所以具有压电效应，是由材料本身的结构对称性所决定的。具有对称中心的材料无压电性，无对称中心的材料则有压电性，因为形变使晶体对称中心正负电荷发生了改变。
图1.1 正压电效应和逆压电效应
钛酸钡（BaTiO3）是最早发现的一种钙钛矿铁电体。自1945年BaTiO3的铁电性被发现以来，这种典型的钙钛矿型铁电体得到广泛的应用和研究。BaTiO3在室温下具有较高的介电常数，很好的温度稳定性，在热敏电阻器、电容器和压电换容器制造等发面发挥了巨大的作用。而且由于其不含铅，更是成为一种环境友好型的压电陶瓷材料，在替换锆钛酸铅压电陶瓷方面展现了越来越强的潜力。
1.2.2 电导率
电导率表征出材料的导电能力的强弱，陶瓷体中起到传送电荷作用的质点被称作载流子。离子、电子、空穴是陶瓷体中的三种载流子。按照不同的电导机制可以将其分为离子电导(离子作为载流子);电子电导(电子或空穴作为载流子)。一般情况下，电介质陶瓷的电导机制主要是离子电导，而半导体陶瓷、导电陶瓷和超导陶瓷的电导机制主要是电子电导。
1.2.3 介电常数
介电常数是电介质材料储存电荷能力的重要衡量指标，也可称之为介电系数或者电容率。真空介质的介电常数设置为1，那么非真空电介质的电容率为
(1.1)
1.2.4 介质损耗
介电损耗是指在交变电场中陶瓷介质要消耗部分电能使得本身产生热量，这部分散失掉的能量被称之为损耗。可以用D或用 来表示。式中的 称为损耗角，功能陶瓷的损耗角一般小于1°。在平时生活中，介电损耗会影响陶瓷电容器的正常工作，而介电损耗的增大也能导致元器件受到损害。所以，降低介电损耗，从而使电容器的寿命增长是目前研究的重点任务。
1.3 BaTiO3的制备方法
为了制备均匀的高纯度超细粉体的BaTiO3陶瓷材料，同时为了改善功能陶瓷材料的性能，提高其烧结的质量并且降低烧结时所需的温度，近几十年，各种制备BaTiO3陶瓷材料的方法不断涌现。如今BaTiO3陶瓷的制备工艺一般可分为固相法、液相法（湿化学法）以及气相法。在这些方法中，固相法是运用最早，最传统的制备方法，但是也是目前材料学领域研究最成熟并且在工业生产领域使用最多的制备工艺;而液相法(湿化学法)也有其独特的优势，用液相法可以制备出超高纯度，粒度超细的BaTiO3陶瓷粉体，解决了高温固相法所伴随的合成物质粒度太大的问题。如今在国际上，工业生产中已经开始使用草酸盐共沉淀法和水热来制备BaTiO3陶瓷粉体。目前气相法是发展最缓慢，工艺设备还不够成熟，有待于进一步研究[20]。