Bariumtitanat

Autor: Hans Lohninger

Bariumtitanat, BaTiO₃, ist eine weiße/farblose Substanz, die eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, und ferro- und piezoelektrisch ist. Darüberhinaus weist Bariumtitanat auch einen photorefraktiven Effekt auf. Es kommt in fünf verschiedenen Modifikationen vor, vier als Perowskitstruktur, eine in hexagonaler Struktur (über 1430 °C). Die vier Perowskitstrukturen gehen abhängig von der Temperatur ineinander über:

rhomboedrisch (<-80°C) orthorhombisch (-80...+15°C)
tetragonal (15...120°C) ideal kubisch (>120°C)

In der kubischen Struktur oberhalb von 120°C befindet sich das Titan genau im Zentrum des Oktaeders aus Sauerstoffatomen, während bei den anderen perowskitischen Strukturen das Titan gegen die Sauerstoffatome verschoben ist. Dadurch ergibt sich ein Dipolmoment der Elementarzelle, das für die ferroelektrischen Eigenschaften von Bariumtitanat verantwortlich ist. Oberhalb von 120°C (Curiepunkt) verliert Bariumtitanat seine ferroelektrischen Eigenschaften, es verhält sich dann wie ein "normales" Dielektrikum mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstante.

Die Herstellung von Bariumtitanat erfolgt großtechnisch nach folgender Festkörperreaktion:

BaCO₃ + TiO₂ BaTiO₃ + CO₂

Dabei werden Bariumcarbonat und Titandioxid gemahlen und mit Wasser als Suspensionsmittel vermengt. Die Reaktion zu Bariumtitanat erfolgt durch Erhitzen auf 1200 °C ("Calcinieren"). Nach der Reaktion wird das entstandene Bariumtitanat gemahlen und verpresst, bevor es dann durch Sintern zur gewünschten Funktionskeramik weiter verarbeitet wird.

Bariumtitanat wird in vielen elektronischen Komponenten eingesetzt, darunter als Dielektrikum in Kondensatoren, in PTC-Widerständen (mit Lanthan dotiert) und als Werkstoff in der Ultraschalltechnik.