Titanato de calcio y cobre
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| Identificadores | |
|---|---|
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| Propiedades | |
| CaCu 3 Ti 4 O 12 | |
| Masa molar | 614.1789 g / mol |
| Apariencia | sólido marrón |
| Densidad | 4,7 g / cm 3 , sólido |
| Punto de fusion | > 1000 ° C |
| Estructura | |
| Cúbico | |
| Im3, No. 204 | |
a = 7.391 Å | |
| Riesgos | |
| Ficha de datos de seguridad | MSDS externa |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
| Referencias de Infobox | |
El titanato de calcio y cobre (también abreviado CCTO , para óxido de calcio, cobre y titanio ) es un compuesto inorgánico con la fórmula CaCu 3 Ti 4 O 12 . Es digno de mención por su constante dieléctrica extremadamente grande ( permitividad relativa efectiva ) de más de 10.000 a temperatura ambiente. [1]
Historia
CCTO fue sintetizado por primera vez en 1967 por Alfred Deschanvres y sus compañeros de trabajo. Si bien se conocían las características estructurales, no se habían medido propiedades físicas. En 2000, Mas Subramanian y sus colegas de DuPont Central R&D descubrieron que CCTO mostraba una constante dieléctrica superior a 10.000, en comparación con el dieléctrico SrTiO 3 normal , que tiene una constante de 300 a temperatura ambiente. Desde entonces, ha encontrado un uso generalizado en aplicaciones de condensadores .
Síntesis y estructura
La mayoría de los compuestos que forman esta estructura cristalina se fabrican en condiciones de alta presión. Sin embargo, el CCTO puro se puede sintetizar fácilmente mediante métodos estándar de estado sólido mediante mezclas íntimas de precursores de carbonato y óxido de metal a temperaturas entre 1000 y 1200 ° C.
- 4TiO 2 + CaCO 3 + 3CuO → CaCu 3 Ti 4 O 12 + CO 2
El tipo de estructura CaCu 3 Ti 4 O 12 se deriva de la estructura cúbica de perovskita , mediante una distorsión de inclinación octaédrica como es GdFeO 3 . En ambos casos, la distorsión se debe a un desajuste entre el tamaño de los cationes A y la red cúbica de ReO 3 . Sin embargo, CaCu 3 Ti 4 O 12 y GdFeO 3 adoptan diferentes patrones de inclinación octaédrica (a - b + a - y a + a + a +en notación Glazer). La distorsión de inclinación octaédrica asociada con la estructura de GdFeO 3 conduce a una estructura en la que todos los entornos de catión A son idénticos. En contraste, la distorsión de inclinación octaédrica asociada con la estructura CaCu 3 Ti 4 O 12 produce una estructura donde el 75% de los sitios de catión A (sitios A ") tienen coordinación plana cuadrada , mientras que el 25% de los sitios de catión A permanecen 12 Los sitios planos cuadrados casi siempre están llenos de iones de Jahn-Teller como Cu 2+ o Mn 3+ , mientras que el sitio A 'siempre está ocupado por un ión más grande. [2]
Propiedades dielectricas
Usando la relación de Clausius-Mossotti , la constante dieléctrica intrínseca calculada debe ser 49. [3] Sin embargo, CCTO exhibe una constante dieléctrica superior a 10.200 a 1 MHz, con una tangente de baja pérdida hasta aproximadamente 300 ° C. [4] [5] Además, la constante dieléctrica relativa aumenta al disminuir la frecuencia (en el rango de 1 MHz a 1 kHz).
El fenómeno dieléctrico colosal se atribuye a una capacitancia de capa de barrera (interna) de límite de grano (IBLC) en lugar de una propiedad intrínseca asociada con la estructura cristalina . [1] [4] Esta microestructura eléctrica de la capa de barrera con valores de permitividad efectivos superiores a 10, 000 se puede fabricar mediante procesamiento en un solo paso en aire a ∼1100 ° C. Por lo tanto, CCTO es una opción atractiva para los materiales basados en BaTiO 3 que se utilizan actualmente y que requieren rutas de procesamiento complejas de múltiples etapas para producir IBLC de capacidad similar. [6]
Debido a que existe una gran discrepancia entre la constante dieléctrica observada y la constante intrínseca calculada, el verdadero origen de este fenómeno aún está en debate. [7]
Referencias
- ^ a b Subramanian, MA; Li, Dong; Duan, N .; Reisner, BA; Sleight, AW (1 de mayo de 2000). "Alta constante dieléctrica en las fases ACu3Ti4O12 y ACu3Ti3FeO12". Revista de química del estado sólido . 151 (2): 323–325. Código Bibliográfico : 2000JSSCh.151..323S . doi : 10.1006 / jssc.2000.8703 .
- ^ "CaCu3Ti4O12 (Perovskita)" . chemistry.osu.edu . Archivado desde el original el 19 de septiembre de 2016 . Consultado el 4 de julio de 2016 .
- ↑ Shannon, RD (1 de enero de 1993). "Polarizabilidades dieléctricas de iones en óxidos y fluoruros". Revista de Física Aplicada . 73 (1): 348–366. Código Bibliográfico : 1993JAP .... 73..348S . doi : 10.1063 / 1.353856 . ISSN 0021-8979 .
- ^ a b Subramanian, MA; Sleight, AW (1 de marzo de 2002). "Perovskitas ACu3Ti4O12 y ACu3Ru4O12: altas constantes dieléctricas y degeneración de valencia". Ciencias del Estado Sólido . 4 (3): 347–351. Código bibliográfico : 2002SSSci ... 4..347S . doi : 10.1016 / S1293-2558 (01) 01262-6 .
- ^ Ramírez, A. P; Subramanian, M. A; Gardel, M; Blumberg, G; Li, D; Vogt, T; Shapiro, S. M (19 de junio de 2000). "Respuesta constante dieléctrica gigante en un titanato de cobre". Comunicaciones de estado sólido . 115 (5): 217–220. Código Bibliográfico : 2000SSCom.115..217R . doi : 10.1016 / S0038-1098 (00) 00182-4 .
- ^ Sinclair, Derek C .; Adams, Timothy B .; Morrison, Finlay D .; West, Anthony R. (25 de marzo de 2002). "CaCu3Ti4O12: Condensador de capa de barrera interna de un paso". Letras de Física Aplicada . 80 (12): 2153–2155. Código bibliográfico : 2002ApPhL..80.2153S . doi : 10.1063 / 1.1463211 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Investigación en progreso 2010 , la Universidad de Sheffield .
enlaces externos
- Ahmadipour, Mohsen; Ain, Mohd Fadzil; Ahmad, Zainal Arifin (30 de marzo de 2016). "Una breve reseña sobre titanato de calcio y cobre (CCTO) electrocerámica: síntesis, propiedades dieléctricas, deposición de película y aplicación de detección" . Letras Nano-Micro . 8 (4): 291–311. doi : 10.1007 / s40820-016-0089-1 . PMC 6223690 . PMID 30460289 .
- Titanatos
- Compuestos de cobre (II)
- Compuestos de calcio
