बेरियम टाइटेनेट

बेरियम टाइटेनैट (BTO) रासायनिक सूत्र BaTiO वाला एक अकार्बनिक यौगिक है3. बेरियम टाइटेनेट एक पाउडर के रूप में सफेद दिखाई देता है और बड़े क्रिस्टल के रूप में तैयार होने पर पारदर्शी होता है। यह एक फेरोबिजली, पायरोइलेक्ट्रिसिटी, और पीजोइलेक्ट्रिसिटी सिरेमिक सामग्री है जो फोटोरिफ्रेक्टिव प्रभाव प्रदर्शित करती है। इसका उपयोग संधारित्र, विद्युत ट्रांसड्यूसर और गैर रेखीय प्रकाशिकी में किया जाता है।

संरचना
तापमान के आधार पर ठोस चार बहुरूपों में से एक में मौजूद होता है। उच्च से निम्न तापमान तक, चार बहुरूपों के ये क्रिस्टल समरूपताएं घन क्रिस्टल प्रणाली, टेट्रागोनल क्रिस्टल सिस्टम, ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल सिस्टम और त्रिकोणीय क्रिस्टल प्रणाली क्रिस्टल संरचना हैं। ये सभी चरण क्यूबिक चरण के अलावा फेरोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं। उच्च तापमान क्यूबिक चरण का वर्णन करना सबसे आसान है, क्योंकि इसमें नियमित रूप से कोने-साझा करने वाले ऑक्टाहेड्रल TiO होते हैं6 इकाइयाँ जो एक घन को O कोने और Ti-O-Ti किनारों के साथ परिभाषित करती हैं। घन चरण में, बा2+ 12 की सांकेतिक समन्वय संख्या के साथ घन के केंद्र में स्थित है। निम्न सममिति चरण कम तापमान पर स्थिर होते हैं और इसमें Ti का संचलन शामिल होता है।4+ ऑफ-सेंटर पोजीशन पर। इस सामग्री के उल्लेखनीय गुण तिवारी के सहयोगी व्यवहार से उत्पन्न होते हैं4+ विकृतियां। गलनांक के ऊपर, तरल में ठोस रूपों के लिए उल्लेखनीय रूप से भिन्न स्थानीय संरचना होती है, जिसमें अधिकांश Ti होता है4+ टेट्राहेड्रल टीआईओ में चार ऑक्सीजन के लिए समन्वित4 इकाइयाँ, जो अधिक समन्वित इकाइयों के साथ सह-अस्तित्व में हैं।

उत्पादन और हैंडलिंग गुण
बेरियम टाइटेनेट को अपेक्षाकृत सरल हाइड्रोथर्मल संश्लेषण | सोल-हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। बेरियम टाइटेनेट को बेरियम कार्बोनेट और रंजातु डाइऑक्साइड को गर्म करके भी निर्मित किया जा सकता है। प्रतिक्रिया सिंटरिंग # लिक्विड फेज सिंटरिंग के माध्यम से आगे बढ़ती है। पिघले हुए पोटेशियम फ्लोराइड से सिंगल क्रिस्टल को लगभग 1100 डिग्री सेल्सियस पर उगाया जा सकता है। अन्य सामग्रियों को अक्सर डोपिंग (अर्धचालक) के रूप में जोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए, स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के साथ ठोस समाधान बनाने के लिए सीनियर। यह नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करता है और एक हरा या ग्रे मिश्रण बनाता है; मिश्रण के फेरोइलेक्ट्रिक गुण अभी भी इस रूप में मौजूद हैं।

कण आकृति विज्ञान और उसके गुणों के बीच संबंध का अध्ययन करने में काफी प्रयास किए गए हैं। बेरियम टाइटेनेट असामान्य अनाज वृद्धि को प्रदर्शित करने के लिए जाने जाने वाले कुछ सिरेमिक यौगिकों में से एक है, जिसमें घनत्व और भौतिक गुणों पर गहरा प्रभाव के साथ बड़े अनाज वाले अनाज महीन अनाज के मैट्रिक्स में बढ़ते हैं। क्लासिक तरीकों से तैयार की गई समान सामग्री की तुलना में पूरी तरह से घने नैनोक्रिस्टलाइन बेरियम टाइटेनेट में 40% अधिक पारगम्यता है। विश्वास करना में बेरियम टाइटेनेट के समावेशन को हीरे की तुलना में उच्च viscoelasticity कठोरता के साथ एक थोक सामग्री का उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है। बेरियम टाइटेनेट दो चरण के संक्रमण से गुजरता है जो क्रिस्टल आकार और मात्रा को बदलता है। यह चरण परिवर्तन कंपोजिट की ओर जाता है जहां बेरियम टाइटनेट्स में एक नकारात्मक बल्क मापांक (यंग का मापांक) होता है, जिसका अर्थ है कि जब कोई बल समावेशन पर कार्य करता है, तो विपरीत दिशा में विस्थापन होता है, जो समग्र को और सख्त कर देता है। कई ऑक्साइड की तरह, बेरियम टाइटेनैट पानी में अघुलनशील है लेकिन सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा हमला किया जाता है। इसका बल्क रूम-टेम्परेचर ऊर्जा अंतराल 3.2 eV है, लेकिन यह ~3.5 eV तक बढ़ जाता है जब कण का आकार लगभग 15 से 7 एनएम तक कम हो जाता है।

उपयोग करता है
बेरियम टाइटेनेट एक ढांकता हुआ सिरेमिक है जिसका उपयोग कैपेसिटर में किया जाता है, जिसमें ढांकता हुआ निरंतर मान 7,000 के बराबर होता है। एक संकीर्ण तापमान सीमा में, 15,000 तक के मान संभव हैं; सबसे आम सिरेमिक और बहुलक सामग्री 10 से कम हैं, जबकि अन्य, जैसे कि टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2), 20 और 70 के बीच के मान हैं। यह एक piezoelectric सामग्री है जिसका उपयोग माइक्रोफ़ोन और अन्य ट्रांसड्यूसर में किया जाता है। कमरे के तापमान पर 0.15 के बीच बेरियम टाइटेनेट एकल क्रिस्टल का सहज ध्रुवीकरणसेमी2 पहले के अध्ययनों में, और 0.26सेमी2 और हाल के प्रकाशनों में, और इसका क्यूरी तापमान 120 और 130 डिग्री सेल्सियस के बीच है। अंतर विकास तकनीक से संबंधित हैं, पहले के फ्लक्स विधि के क्रिस्टल वर्तमान क्रिस्टल की तुलना में कम शुद्ध होते हैं जो Czochralski प्रक्रिया के साथ उगाए जाते हैं, जिसके कारण एक बड़ा सहज ध्रुवीकरण और एक उच्च क्यूरी तापमान होता है।

एक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में, इसे बड़े पैमाने पर लीड जिरकोनेट टाइटेनेट द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, जिसे PZT के रूप में भी जाना जाता है। पॉलीक्रिस्टलाइन बेरियम टाइटेनैट में प्रतिरोध का एक सकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जो इसे thermistor्स और स्व-विनियमन इलेक्ट्रिक हीटिंग सिस्टम के लिए उपयोगी सामग्री बनाता है।

बेरियम टाइटेनेट क्रिस्टल का उपयोग अरैखिक प्रकाशिकी में किया जाता है। सामग्री में उच्च बीम-युग्मन लाभ होता है, और इसे दृश्य और निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर संचालित किया जा सकता है। इसमें स्व-पंप किए गए ऑप्टिकल चरण संयुग्मन (SPPC) अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की उच्चतम परावर्तकता है। इसका उपयोग मिलीवाट-रेंज ऑप्टिकल पावर के साथ निरंतर-लहर चार-लहर मिश्रण के लिए किया जा सकता है। फोटोरिफ़्रेक्टिव अनुप्रयोगों के लिए, बेरियम टाइटेनेट को विभिन्न अन्य तत्वों द्वारा डोप किया जा सकता है, उदा। लोहा। बेरियम टाइटेनेट की पतली फिल्में 40 GHz से अधिक आवृत्तियों के लिए इलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक प्रदर्शित करती हैं। बेरियम टाइटेनेट के पाइरोइलेक्ट्रिक और फेरोइलेक्ट्रिक गुणों का उपयोग थर्मल कैमरा के लिए कुछ प्रकार के बिना सेंसर वाले सेंसर में किया जाता है।

बेरियम टाइटेनेट का व्यापक रूप से थर्मिस्टर और सकारात्मक तापमान गुणांक ताप तत्व में उपयोग किया जाता है। इन अनुप्रयोगों के लिए, सामग्री अर्धचालक गुणों को देने के लिए बेरियम टाइटेनेट को डोपिंग (सेमीकंडक्टर) के साथ निर्मित किया जाता है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में मोटरों के लिए अति-वर्तमान सुरक्षा, फ्लोरोसेंट रोशनी के लिए रोड़े, ऑटोमोबाइल केबिन एयर हीटर और उपभोक्ता अंतरिक्ष हीटर शामिल हैं। उच्च शुद्धता बेरियम टाइटेनेट पाउडर को इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग के लिए नए बेरियम टाइटेनैट कैपेसिटर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का एक प्रमुख घटक बताया गया है। उनकी उन्नत जैव-अनुकूलता के कारण, बेरियम टाइटेनेट nanoparticle्स (BTNPs) को हाल ही में दवा वितरण के लिए नैनोकैरियर्स के रूप में नियोजित किया गया है। बेरियम टाइटेनेट सबस्ट्रेट्स पर उगाई गई पतली फिल्मों में विशाल शक्तियों के मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की सूचना दी गई है।

प्राकृतिक घटना
Barioperovskite BaTiO का एक बहुत ही दुर्लभ प्राकृतिक एनालॉग है3, बेनिटोस में सूक्ष्म समावेशन के रूप में पाया गया।

यह भी देखें

 * स्ट्रोंटियम टाइटेनेट
 * लेड जिरकोनेट टाइटेनेट

बाहरी संबंध

 * Nanoparticle Compatibility: New Nanocomposite Processing Technique Creates More Powerful Capacitors
 * EEStor's "instant-charge" capacitor batteries