鈣鐵礦——製作陶瓷材料電容器的新寵兒

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材料牛註：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製造電容器的材料。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，由鈣鈦礦氮氧化物製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並釋放電能。最常見的用於製造電容器的陶瓷材料是鋯鈦酸鉛，但這種材料一旦沉澱，就會對健康和環境產生危害。於是，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於加工，並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：在製造過程中，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，之後又在950攝氏度的液態氨中「回火」12小時，最後緩慢自然冷卻。

經歷這一過程之後，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。

本文由材料人編輯部王宇提供素材，dollyh編譯

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