鈣鐵礦——制作陶瓷材料電容器的新寵兒

材料牛注：電容器作為電器家族中不可或缺的一份子，其性質、性能一直備受關注。這不，科學家們又開始動腦筋尋找更好的制造電容器的材料。傳統的陶瓷材料“鋯鈦酸鉛”雖然性能優越，但有毒害性卻成了它致命的缺點。近期科學家發現，由鈣鈦礦氮氧化物制成的陶瓷材料能表現出良好的“介電性質”，這使得傳統陶瓷材料的毒性問題有望得到解決。

陶瓷電容器在諸多電子器件上——從電腦、手機到通訊傳輸站和高電壓激光源——都能看到其身影。電容器的作用和電池十分相似。電容器是一種“電介質”——它們是絕緣體，從而使得電場能夠呆在其中，同時能量幾乎沒有損失。電容器的介電質特性使其能夠儲存并釋放電能。最常見的用于制造電容器的陶瓷材料是鋯鈦酸鉛，但這種材料一旦沉淀，就會對健康和環境產生危害。于是，科學家們不斷努力尋找其他毒性較小的陶瓷材料。

鈣鈦礦氮氧化物廉價而易于加工，并且有著明顯的晶體結構，這都使得它成為非常有前景的陶瓷材料。但是它也有缺點：在制造過程中，需要通過燒結來提高它們的絕緣性，然而燒結可能造成材料化學組成的變化，使陶瓷材料從絕緣態變為導體。

研究人員在1450攝氏度下燒結鈣鈦礦SrTaO2N粉末3個小時，之后又在950攝氏度的液態氨中“回火”12小時，最后緩慢自然冷卻。

經歷這一過程之后，研究人員發現，在材料的表面（而不是內部）表現出了非常重要的電介質性質，這被稱為“鐵電性”。這是“鐵電性反應”第一次在鈣鐵礦氮氧化物上被發現。研究人員稱，這一發現使得該材料有望被做成多層陶瓷電容器。

原文鏈接：https://scienmag.com/making-electronics-safer-with-perovskites/

感謝材料人編輯部王宇提供素材