钛酸(suān)鋇的(de)結構特(tè)征
时(shí)間(jiān):2022-05-06
閱读(dú):
钛酸(suān)鋇是(shì)一(yī)致(zhì)性(xìng)熔融化(huà)合物(wù),其(qí)熔點(diǎn)为(wèi)1618℃。在(zài)此(cǐ)温(wēn)度(dù)以(yǐ)下(xià),1460℃以(yǐ)上(shàng)結晶出(chū)来(lái)的(de)钛酸(suān)鋇屬于(yú)非(fēi)铁(tiě)電(diàn)的(de)六(liù)方(fāng)晶系(xì)6/mmm點(diǎn)群(qún)。此(cǐ)时(shí),六(liù)方(fāng)晶系(xì)是(shì)穩定(dìng)的(de)。在(zài)1460~130℃之(zhī)間(jiān)钛酸(suān)鋇轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)立方(fāng)鈣钛礦型結構。在(zài)此(cǐ)結構中(zhōng)Ti(钛離子)居(jū)于(yú)O(氧離子)構成(chéng)的(de)氧八(bā)面(miàn)體(tǐ)中(zhōng)央,Ba(鋇離子)則處(chù)于(yú)八(bā)个(gè)氧八(bā)面(miàn)體(tǐ)圍成(chéng)的(de)空(kōng)隙中(zhōng)(見(jiàn)下(xià)图(tú))。此(cǐ)时(shí)的(de)钛酸(suān)鋇晶體(tǐ)結構对(duì)称性(xìng)极(jí)高(gāo),因(yīn)此(cǐ)無偶极(jí)矩産生(shēng),晶體(tǐ)無铁(tiě)電(diàn)性(xìng),也(yě)無壓電(diàn)性(xìng)。

随着温(wēn)度(dù)下(xià)降,晶體(tǐ)的(de)对(duì)称性(xìng)下(xià)降。當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)130℃时(shí),钛酸(suān)鋇發(fà)生(shēng)順電(diàn)-铁(tiě)電(diàn)相變(biàn)。在(zài)130~5℃的(de)温(wēn)區(qū)内,钛酸(suān)鋇为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系(xì)4mm點(diǎn)群(qún),具有(yǒu)顯著地(dì)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿c軸方(fāng)向(xiàng),即[001]方(fāng)向(xiàng)。钛酸(suān)鋇從立方(fāng)晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系(xì)时(shí),結構變(biàn)化(huà)較小。從晶胞来(lái)看(kàn),只(zhī)是(shì)晶胞沿原立方(fāng)晶系(xì)的(de)一(yī)軸(c軸)拉长(cháng),而(ér)沿另(lìng)两(liǎng)軸縮短(duǎn)。
當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)5℃以(yǐ)下(xià),在(zài)5~-90℃温(wēn)區(qū)内,钛酸(suān)鋇晶體(tǐ)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)正(zhèng)交晶系(xì)mm2點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿原立方(fāng)晶胞的(de)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)[011]方(fāng)向(xiàng)。为(wèi)了(le)方(fāng)便起(qǐ)見(jiàn),通(tòng)常采用(yòng)單斜晶系(xì)的(de)參數来(lái)描述正(zhèng)交晶系(xì)的(de)單胞。这(zhè)樣(yàng)處(chù)理的(de)好(hǎo)處(chù)是(shì)使我(wǒ)们(men)很容易地(dì)從單胞中(zhōng)看(kàn)出(chū)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)的(de)情(qíng)況。钛酸(suān)鋇從四(sì)方(fāng)晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)正(zhèng)交晶系(xì),其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来(lái)看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶系(xì)的(de)一(yī)根(gēn)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)伸长(cháng)了(le),另(lìng)一(yī)根(gēn)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)縮短(duǎn)了(le),c軸不(bù)變(biàn)。
當温(wēn)度(dù)繼續下(xià)降到(dào)-90℃以(yǐ)下(xià)时(shí),晶體(tǐ)由(yóu)正(zhèng)交晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)三(sān)方(fāng)晶系(xì)3m點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)方(fāng)向(xiàng)与原立方(fāng)晶胞的(de)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)[111]方(fāng)向(xiàng)平行。钛酸(suān)鋇從正(zhèng)交晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)三(sān)方(fāng)晶系(xì),其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来(lái)看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶胞的(de)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)伸长(cháng)了(le),另(lìng)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)縮短(duǎn)了(le)。
综上(shàng)所(suǒ)述,在(zài)整个(gè)温(wēn)區(qū)(小于(yú)1618℃),钛酸(suān)鋇共(gòng)有(yǒu)五(wǔ)種(zhǒng)晶體(tǐ)結構,即六(liù)方(fāng)、立方(fāng)、四(sì)方(fāng)、正(zhèng)交、三(sān)方(fāng),随着温(wēn)度(dù)的(de)降低(dī),晶體(tǐ)的(de)对(duì)称性(xìng)越来(lái)越低(dī)。在(zài)130℃(即居(jū)里(lǐ)點(diǎn))以(yǐ)上(shàng),钛酸(suān)鋇晶體(tǐ)呈現(xiàn)順電(diàn)性(xìng),在(zài)130℃以(yǐ)下(xià)呈現(xiàn)铁(tiě)電(diàn)性(xìng)。

随着温(wēn)度(dù)下(xià)降,晶體(tǐ)的(de)对(duì)称性(xìng)下(xià)降。當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)130℃时(shí),钛酸(suān)鋇發(fà)生(shēng)順電(diàn)-铁(tiě)電(diàn)相變(biàn)。在(zài)130~5℃的(de)温(wēn)區(qū)内,钛酸(suān)鋇为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系(xì)4mm點(diǎn)群(qún),具有(yǒu)顯著地(dì)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿c軸方(fāng)向(xiàng),即[001]方(fāng)向(xiàng)。钛酸(suān)鋇從立方(fāng)晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系(xì)时(shí),結構變(biàn)化(huà)較小。從晶胞来(lái)看(kàn),只(zhī)是(shì)晶胞沿原立方(fāng)晶系(xì)的(de)一(yī)軸(c軸)拉长(cháng),而(ér)沿另(lìng)两(liǎng)軸縮短(duǎn)。
當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)5℃以(yǐ)下(xià),在(zài)5~-90℃温(wēn)區(qū)内,钛酸(suān)鋇晶體(tǐ)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)正(zhèng)交晶系(xì)mm2點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿原立方(fāng)晶胞的(de)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)[011]方(fāng)向(xiàng)。为(wèi)了(le)方(fāng)便起(qǐ)見(jiàn),通(tòng)常采用(yòng)單斜晶系(xì)的(de)參數来(lái)描述正(zhèng)交晶系(xì)的(de)單胞。这(zhè)樣(yàng)處(chù)理的(de)好(hǎo)處(chù)是(shì)使我(wǒ)们(men)很容易地(dì)從單胞中(zhōng)看(kàn)出(chū)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)的(de)情(qíng)況。钛酸(suān)鋇從四(sì)方(fāng)晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)正(zhèng)交晶系(xì),其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来(lái)看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶系(xì)的(de)一(yī)根(gēn)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)伸长(cháng)了(le),另(lìng)一(yī)根(gēn)面(miàn)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)縮短(duǎn)了(le),c軸不(bù)變(biàn)。
當温(wēn)度(dù)繼續下(xià)降到(dào)-90℃以(yǐ)下(xià)时(shí),晶體(tǐ)由(yóu)正(zhèng)交晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)三(sān)方(fāng)晶系(xì)3m點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)電(diàn)性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)方(fāng)向(xiàng)与原立方(fāng)晶胞的(de)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)[111]方(fāng)向(xiàng)平行。钛酸(suān)鋇從正(zhèng)交晶系(xì)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)三(sān)方(fāng)晶系(xì),其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来(lái)看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶胞的(de)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)伸长(cháng)了(le),另(lìng)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对(duì)角(jiǎo)線(xiàn)縮短(duǎn)了(le)。
综上(shàng)所(suǒ)述,在(zài)整个(gè)温(wēn)區(qū)(小于(yú)1618℃),钛酸(suān)鋇共(gòng)有(yǒu)五(wǔ)種(zhǒng)晶體(tǐ)結構,即六(liù)方(fāng)、立方(fāng)、四(sì)方(fāng)、正(zhèng)交、三(sān)方(fāng),随着温(wēn)度(dù)的(de)降低(dī),晶體(tǐ)的(de)对(duì)称性(xìng)越来(lái)越低(dī)。在(zài)130℃(即居(jū)里(lǐ)點(diǎn))以(yǐ)上(shàng),钛酸(suān)鋇晶體(tǐ)呈現(xiàn)順電(diàn)性(xìng),在(zài)130℃以(yǐ)下(xià)呈現(xiàn)铁(tiě)電(diàn)性(xìng)。




