熔盐辅助拓扑化学转化法制备细晶(Ba,Sr)TiO3微米片及其在织构化压电陶瓷中的应用

【编辑推荐】本研究通过熔盐辅助拓扑化学转化法（TMC）成功合成高长径比细晶(Ba,Sr)TiO3（BST）微米片，系统探究了熔盐参数对BaBi4Ti4O15（BBTO）前驱体形貌及Sr2+优先占据钙钛矿A位点的影响，为开发高性能织构化压电陶瓷（TGG技术）提供了新型模板材料。

　　

Highlight

通过先驱体颗粒形貌调控实现各向异性钙钛矿微晶的制备已被证实。获得指定尺寸和高长径比优质模板的关键在于先驱体微晶的优化合成及其形成过程的精确控制。因此，本研究系统探究了熔盐法制备BaBi₄Ti₄O₁₅（BBTO）先驱体的工艺。

Micromorphology evolution of fine BaBi₄Ti₄O₁₅ precursors

图1展示了不同条件下合成的BBTO先驱体XRD图谱。采用NaCl-KCl混合盐体系在900^oC热处理1小时后，成功获得粒径<5μm、长径比>30的BBTO片晶。值得注意的是，Sr²⁺因离子半径小于Ba²⁺，在拓扑化学转化过程中优先占据钙钛矿结构的A位点，导致最终BST微片的实际Sr含量高于理论值。

Conclusion

通过熔盐辅助拓扑化学微晶转化法成功制备细晶(Ba,Sr)TiO₃（BST）微米片。系统研究了BBTO先驱体形貌演变规律及BST片晶成分调控策略。使用NaCl-KCl混合盐在900^oC热处理1小时，可获得平均粒径约4.5μm、厚度约0.12μm的BBTO先驱体，最终实现成分可调的BST微米片（粒径<6μm）制备。该研究为开发高性能织构化压电陶瓷提供了新型模板材料体系。