钙铁矿——制作陶瓷材料电容器的新宠儿

材料牛注：电容器作为电器家族中不可或缺的一份子，其性质、性能一直备受关注。这不，科学家们又开始动脑筋寻找更好的制造电容器的材料。传统的陶瓷材料“锆钛酸铅”虽然性能优越，但有毒害性却成了它致命的缺点。近期科学家发现，由钙钛矿氮氧化物制成的陶瓷材料能表现出良好的“介电性质”，这使得传统陶瓷材料的毒性问题有望得到解决。

陶瓷电容器在诸多电子器件上——从电脑、手机到通讯传输站和高电压激光源——都能看到其身影。电容器的作用和电池十分相似。电容器是一种“电介质”——它们是绝缘体，从而使得电场能够呆在其中，同时能量几乎没有损失。电容器的介电质特性使其能够储存并释放电能。最常见的用于制造电容器的陶瓷材料是锆钛酸铅，但这种材料一旦沉淀，就会对健康和环境产生危害。于是，科学家们不断努力寻找其他毒性较小的陶瓷材料。

钙钛矿氮氧化物廉价而易于加工，并且有着明显的晶体结构，这都使得它成为非常有前景的陶瓷材料。但是它也有缺点：在制造过程中，需要通过烧结来提高它们的绝缘性，然而烧结可能造成材料化学组成的变化，使陶瓷材料从绝缘态变为导体。

研究人员在1450摄氏度下烧结钙钛矿SrTaO2N粉末3个小时，之后又在950摄氏度的液态氨中“回火”12小时，最后缓慢自然冷却。

经历这一过程之后，研究人员发现，在材料的表面（而不是内部）表现出了非常重要的电介质性质，这被称为“铁电性”。这是“铁电性反应”第一次在钙铁矿氮氧化物上被发现。研究人员称，这一发现使得该材料有望被做成多层陶瓷电容器。

原文链接：https://scienmag.com/making-electronics-safer-with-perovskites/

感谢材料人编辑部王宇提供素材