Barium titanate
બેરિયમ ટાઇટેનેટ (બી. ટી. ઓ.) એક અકાર્બનિક સંયોજન છે જેનું રાસાયણિક સૂત્ર બાટીઓ3 છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટ પાવડર તરીકે સફેદ દેખાય છે અને જ્યારે મોટા સ્ફટિકો તરીકે તૈયાર કરવામાં આવે ત્યારે તે પારદર્શક હોય છે. તે ફેરોઇલેક્ટ્રિક, પાયરોઇલેક્ટ્રિક અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક સામગ્રી છે જે ફોટોરેફ્રેક્ટિવ અસર દર્શાવે છે. તેનો ઉપયોગ કેપેસિટર્સ, ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ ટ્રાન્સડ્યુસર્સ અને બિનરેખીય ઓપ્ટિક્સમાં થાય છે. માળખું ઘન તાપમાનના આધારે ચાર બહુરૂપી સ્વરૂપોમાંથી એકમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ઉચ્ચથી નીચલા તાપમાન સુધી, ચાર બહુરૂપોની આ સ્ફટિક સમપ્રમાણતાઓ ઘન, ચતુષ્કોણીય, ઓર્થોરોમ્બિક અને રોમ્બોહેડ્રલ સ્ફટિક માળખું છે. આ તમામ તબક્કાઓ ઘન તબક્કા સિવાય ફેરોઇલેક્ટ્રિક અસર દર્શાવે છે. ઉચ્ચ તાપમાન ઘન તબક્કાનું વર્ણન કરવું સૌથી સરળ છે, કારણ કે તેમાં નિયમિત ખૂણા-વહેંચણી ઓક્ટાહેડ્રલ ટીઓઓ 6 એકમોનો સમાવેશ થાય છે જે ઓ શિરોબિંદુઓ અને ટીઓ-ઓ-ટી ધાર સાથે સમઘનને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. સમઘન તબક્કામાં, બા2 + સમઘનના કેન્દ્રમાં સ્થિત છે, જેની નજીવી સંકલન સંખ્યા 12 છે. નીચલા સમપ્રમાણતાના તબક્કાઓ નીચા તાપમાને સ્થિર થાય છે અને તેમાં ટી. આઈ. 4 + ની ઓફ-સેન્ટર સ્થિતિ તરફની હિલચાલ સામેલ હોય છે. આ સામગ્રીના નોંધપાત્ર ગુણધર્મો Ti4 + વિકૃતિઓના સહકારી વર્તનમાંથી ઉદ્ભવે છે. ગલનબિંદુની ઉપર, પ્રવાહી ઘન સ્વરૂપો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ સ્થાનિક માળખું ધરાવે છે, જેમાં મોટાભાગના Ti4 + ચાર ઓક્સિજન સાથે સંકલિત હોય છે, ટેટ્રાહેડ્રલ TiO4 એકમોમાં, જે વધુ ઉચ્ચ સંકલિત એકમો સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે. ઉત્પાદન અને સંચાલનના ગુણધર્મો બેરિયમ ટાઇટેનેટનું પ્રમાણમાં સરળ સોલ-હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિ દ્વારા સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. બેરિયમ કાર્બોનેટ અને ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડને ગરમ કરીને પણ બેરિયમ ટાઇટેનેટનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. પ્રતિક્રિયા પ્રવાહી તબક્કાના સિંટરિંગ દ્વારા આગળ વધે છે. પીગળેલા પોટેશિયમ ફ્લોરાઇડમાંથી એક સ્ફટિક લગભગ 1100 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર ઉગાડી શકાય છે. અન્ય સામગ્રીઓને ઘણીવાર ડોપન્ટ્સ તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે, દા. ત., સ્ટ્રોન્ટીયમ ટાઇટેનેટ સાથે નક્કર દ્રાવણ બનાવવા માટે Sr. તે નાઇટ્રોજન ટ્રાઇક્લોરાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને લીલાશ પડતા અથવા ભૂખરા રંગનું મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે; મિશ્રણના ફેરોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો હજુ પણ આ સ્વરૂપમાં હાજર છે. કણ આકારવિજ્ઞાન અને તેના ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધનો અભ્યાસ કરવા માટે ઘણા પ્રયત્નો કરવામાં આવ્યા છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટ એ અનાજની અસામાન્ય વૃદ્ધિ દર્શાવવા માટે જાણીતા થોડા સિરામિક સંયોજનોમાંથી એક છે, જેમાં મોટા પાસાવાળા અનાજ વધુ સારા અનાજના મેટ્રિક્સમાં ઉગે છે, જેની ઘનતા અને ભૌતિક ગુણધર્મો પર ઊંડી અસર પડે છે. સંપૂર્ણપણે ગાઢ નેનોક્રિસ્ટલાઇન બેરિયમ ટાઇટેનેટ ક્લાસિક રીતે તૈયાર કરવામાં આવતી સમાન સામગ્રી કરતાં 40 ટકા વધુ પારગમ્યતા ધરાવે છે. ટીનમાં બેરિયમ ટાઇટેનેટના સમાવેશના ઉમેરાથી હીરાની સરખામણીમાં વધુ વિસ્કોલાસ્ટિક કઠોરતા સાથે જથ્થાબંધ સામગ્રી ઉત્પન્ન થાય છે. બેરિયમ ટાઇટનેટ બે તબક્કાના સંક્રમણોમાંથી પસાર થાય છે જે સ્ફટિકના આકાર અને કદમાં ફેરફાર કરે છે. આ તબક્કાનો ફેરફાર એવા સંયોજનો તરફ દોરી જાય છે જ્યાં બેરિયમ ટાઇટનેટ્સમાં નકારાત્મક બલ્ક મોડ્યુલસ (યંગનું મોડ્યુલસ) હોય છે, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે કોઈ બળ સમાવેશ પર કાર્ય કરે છે, ત્યારે વિપરીત દિશામાં વિસ્થાપન થાય છે, જે સંયોજનને વધુ કડક બનાવે છે. ઘણા ઓક્સાઇડની જેમ, બેરિયમ ટાઇટેનેટ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે પરંતુ સલ્ફ્યુરિક એસિડ દ્વારા હુમલો કરે છે. તેના જથ્થાબંધ ઓરડાના તાપમાનનો બેન્ડગેપ 3.2 eV છે, પરંતુ જ્યારે કણોનું કદ લગભગ 15 થી 7 nm સુધી ઘટાડવામાં આવે છે ત્યારે આ વધીને 3.5 eV થાય છે. ઉપયોગો બેરિયમ ટાઇટેનેટ એ કેપેસિટર્સમાં વપરાતી ડાઇલેક્ટ્રિક સિરામિક છે, જેમાં 7,000 જેટલા ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિર મૂલ્યો છે. સાંકડી તાપમાન શ્રેણીમાં, 15,000 જેટલા ઊંચા મૂલ્યો શક્ય છે; મોટાભાગની સામાન્ય સિરામિક અને પોલિમર સામગ્રી 10 કરતા ઓછી હોય છે, જ્યારે અન્ય, જેમ કે ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (TiO2), 20 અને 70 ની વચ્ચે મૂલ્યો ધરાવે છે. તે પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ માઇક્રોફોન અને અન્ય ટ્રાન્સડ્યુસર્સમાં થાય છે. ઓરડાના તાપમાને બેરિયમ ટાઇટેનેટ સિંગલ સ્ફટિકોના સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ અગાઉના અભ્યાસોમાં 0.15C/m2 અને વધુ તાજેતરના પ્રકાશનોમાં 0.26C/m2 ની વચ્ચે હોય છે, અને તેનું ક્યુરી તાપમાન 120 અને 130 °C ની વચ્ચે હોય છે. આ તફાવતો વૃદ્ધિ તકનીક સાથે સંબંધિત છે, જેમાં અગાઉના ફ્લક્સ ઉગાડવામાં આવતા સ્ફટિકો ઝોક્રાલ્સ્કી પ્રક્રિયા સાથે ઉગાડવામાં આવતા વર્તમાન સ્ફટિકો કરતાં ઓછા શુદ્ધ હોય છે, જે તેથી મોટા સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ અને ઉચ્ચ ક્યુરી તાપમાન ધરાવે છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી તરીકે, તેને મોટા ભાગે લીડ ઝિરકોનેટ ટાઇટેનેટ દ્વારા બદલવામાં આવ્યું છે, જેને પીઝેડટી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. પોલિક્રિસ્ટલાઇન બેરિયમ ટાઇટેનેટ પ્રતિકારનો હકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક ધરાવે છે, જે તેને થર્મિસ્ટર્સ અને સ્વ-નિયમનકારી વિદ્યુત ગરમી પ્રણાલીઓ માટે ઉપયોગી સામગ્રી બનાવે છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટ સ્ફટિકો બિનરેખીય ઓપ્ટિક્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. સામગ્રીમાં ઉચ્ચ બીમ-કપલિંગ ગેઇન હોય છે, અને તેને દૃશ્યમાન અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડ તરંગલંબાઇ પર સંચાલિત કરી શકાય છે. તેમાં સેલ્ફ-પમ્પ્ડ ફેઝ કન્જુગેશન (એસ. પી. પી. સી.) કાર્યક્રમો માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રીની સૌથી વધુ પરાવર્તનશીલતા છે. તેનો ઉપયોગ મિલીવોટ-રેન્જ ઓપ્ટિકલ પાવર સાથે સતત-તરંગ ચાર-તરંગ મિશ્રણ માટે થઈ શકે છે. ફોટોરેફ્રેક્ટિવ કાર્યક્રમો માટે, બેરિયમ ટાઇટેનેટને અન્ય વિવિધ ઘટકો દ્વારા ડોપ કરી શકાય છે, દા. ત. લોખંડ. બેરિયમ ટાઇટેનેટની પાતળી ફિલ્મો 40 ગીગાહર્ટ્ઝથી વધુ આવર્તનમાં ઇલેક્ટ્રોઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન પ્રદર્શિત કરે છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટના પાયરોઇલેક્ટ્રિક અને ફેરોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોનો ઉપયોગ થર્મલ કેમેરા માટે કેટલાક પ્રકારના અનકોલ્ડ સેન્સરમાં થાય છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટનો ઉપયોગ થર્મિસ્ટર્સ અને હકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક ગરમી તત્વોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. આ ઉપયોગો માટે, બેરિયમ ટાઇટેનેટ સામગ્રી અર્ધચાલક ગુણધર્મો આપવા માટે ડોપન્ટ્સ સાથે બનાવવામાં આવે છે. ચોક્કસ ઉપયોગોમાં મોટર માટે ઓવરકરન્ટ પ્રોટેક્શન, ફ્લોરોસન્ટ લાઇટ માટે બેલાસ્ટ, ઓટોમોબાઇલ કેબિન એર હીટર અને કન્ઝ્યુમર સ્પેસ હીટરનો સમાવેશ થાય છે. ઉચ્ચ-શુદ્ધતા બેરિયમ ટાઇટેનેટ પાવડર ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ઉપયોગ માટે નવી બેરિયમ ટાઇટેનેટ કેપેસિટર ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીનો મુખ્ય ઘટક હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે. તેમની ઉન્નત જૈવિક સુસંગતતાને કારણે, બેરિયમ ટાઇટેનેટ નેનોપાર્ટિકલ્સ (બીટીએનપી) ને તાજેતરમાં દવા વિતરણ માટે નેનોકેરિયર્સ તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યા છે. બેરિયમ ટાઇટેનેટ સબસ્ટ્રેટ્સ પર ઉગાડવામાં આવતી પાતળી ફિલ્મોમાં વિશાળ શક્તિઓની મેગ્નેટોઇલેક્ટ્રિક અસર નોંધવામાં આવી છે. કુદરતી ઘટના બેરિયોપેરોવ્સ્કાઇટ એ બાટીઓ 3 નું ખૂબ જ દુર્લભ કુદરતી એનાલોગ છે, જે બેનિટોઇટમાં માઇક્રોઇનક્લુઝન તરીકે જોવા મળે છે. આ પણ જુઓ સ્ટ્રોન્ટીયમ ટાઇટેનેટ લીડ ઝિર્કોનેટ ટાઇટેનેટ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ નેનોપાર્ટિકલ સુસંગતતાઃ નવી નેનોકોમ્પોઝિટ પ્રોસેસિંગ ટેકનીક વધુ શક્તિશાળી કેપેસિટર્સ બનાવે છે EESTorની "ઇન્સ્ટન્ટ-ચાર્જ" કેપેસિટર બેટરીઓ ટાઇટેનેટ બેરિયમ સંયોજનો સિરામિક સામગ્રી પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી ફેરોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી ઇન્ફ્રારેડ સેન્સર સામગ્રી બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ સામગ્રી પેરોવ્સ્કાઇટ્સ