СУЧАСНІ ДІЕЛЕКТРИЧНІ КЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ТИТАНАТІВ БАРІЮ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2026.1.11Ключові слова:
діелектричні матеріали, керамічні матеріали, система BaO–TiO2, функціональні властивості, діелектрична проникністьАнотація
У роботі розглянуто сучасний стан досліджень діелектричних керамічних матеріалів на основі системи BaO–TiO2, які широко застосовуються в мікрохвильовій електроніці та телеко-мунікаційних технологіях. Проаналізовано основні функціональні властивості та структурні особливості сполук титанатів барію, що формуються в цій системі. Особливу увагу приділено таким фазам, як BaTiO3, BaTi4O9, BaTi5O11, Ba2Ti9O20, Ba4Ti13O30, Ba2TiO4, Ba11Ti10O31, BaTi2O5 та Ba6Ti17O40, які характеризуються високими діелектричними властивостями та перспективніс-тю для використання у мікрохвильових резонаторах, фільтрах, конденсаторах та інших елект-ронних компонентах. Розглянуто особливості їхньої кристалічної структури, температурної стабільності, діелектричної проникності та втрат, а також вплив легування і технологічних умов синтезу на формування мікроструктури та функціональних характеристик матеріалів. По-казано, що оптимізація фазового складу, мікроструктури та умов синтезу є важливим чинником покращення електричних властивостей кераміки. Узагальнення сучасних літературних даних свідчить про значний потенціал матеріалів системи BaO–TiO2 для створення нових високоефе-ктивних діелектричних матеріалів, призначених для використання в сучасних і перспективних телекомунікаційних та електронних пристроях.
Посилання
Kui J. Microwave dielectric ceramic materials and their industry development over-view and future prospects. Journal of Physics: Conference Series. 2026. Vol. 1885. 032034.
Yang H., Zhang S., Yang H., Wen Q., Yang Q., Gui L., Zhao Q., Li E. The latest process and challenges of microwave dielectric ceramics based on pseudo phase diagrams. Journal of Advanced Ceramics. 2021. Vol. 10, No. 5. P. 885–932.
Chen X., Li H., Zhang P., Xiang R., Li G. Phase composition, microstructure, and microwave dielectric properties of CaMnSi₂O₆ ceramics. Ceramics International. 2021. Vol. 47, No. 3. P. 4083–4089.
Al-Saegh A. M., Mohammed A. T., Elwi T. A. Evolution and advancements in fifth generation (5G) systems: A comprehensive overview. AIP Conference Proceedings. Vol. 3232. 020049.
Sebastian M., Ubic R., Jantunen H. Microwave materials and applications. Wiley. 2017. 996 p.
Zaman T., Jiang Y., Mofarah S. S., Bhattacharyya S. K., Koshy P., Daniels J. E., Sorrell C. C. Phase equilibria in the system BaO–TiO₂. Journal of the American Ceramic So-ciety. 2024. Vol. 108, No. 1. e20143.
Zaman T., Koshy P., Daniels J. E., Sorrell C. C. Review of phase equilibria of the system BaO–TiO₂. Journal of the American Ceramic Society. 2025. Vol. 108, No. 6. e20408.
Belous A., Vyunov O., Kovalenko L., Khitrovskiy V., Godziszewski K., Yash-chyshyn Y. Development of high-performance single- and multiphase dielectrics for ad-vanced microwave applications. Science and Innovation. 2025. Vol. 21, No. 4. P. 21–36.
Logvinkov S., Borysenko O., Kryvobok R., Klochko N., Shabanova H., Koro-hodska A., Shumeiko V., Voloshchuk V. Thermodynamics of phase equilibria and reaction sintering of microwave ceramic dielectrics in the BaO–TiO₂–MgO system. Journal of Nano- and Electronic Physics. 2025. Vol. 17, No. 6. 06031.
Borysenko O. M., Logvinkov S. M. Analysis of the subsolidus structure of the BaO–TiO₂–MgO system. Scientific Research on Refractories and Technical Ceramics: Col-lection of Scientific Papers. 2025. No. 125. P. 78–83.
Klochko N., Borysenko O., Kryvobok R., Petrushenko S., Logvinkov S., Pantielieieva I., Bogatyrenko S., Dukarov S., Sukhov R. Using short-time sintering to initiate the crystal structure of microwave ceramics in the BaO–TiO₂, MgO–TiO₂ and ZrO₂–TiO₂ sys-tems. Physica Scripta. 2026. Vol. 101, No. 8. 085908.
Borah M. Doping in barium titanate (BaTiO₃): A historical perspective and future directions. Journal of Advanced Chemical Sciences. 2025. Vol. 11. P. 838–841.
Bengisu M. Borate glasses for scientific and industrial applications: A review. Journal of Materials Science. 2016. Vol. 51, No. 5. P. 2199–2242.
Cong Z., Zhou J. Vibrational anharmonicity assisted phase transitions in perov-skite oxides under terahertz irradiation. Physical Review Applied. 2023. Vol. 20, No. 2. 024020.
Lee S., Randall C. A., Liu Z. K. Modified phase diagram for the barium oxide–titanium dioxide system for the ferroelectric barium titanate. Journal of the American Ceram-ic Society. 2007. Vol. 90, No. 8. P. 2589–2594.
Liu X., Li Z., Wang J., Zhang R., Ali W., Wang S., Lu X., Li C. Phase equilibria and thermodynamic evaluation of BaO–TiO₂–YO₁.₅ system. Journal of the European Ceramic Society. 2018. Vol. 38, No. 16. P. 5430–5441.
Weng M. H., Liang T. J., Huang C. L. Lowering of sintering temperature and mi-crowave dielectric properties of BaTi₄O₉ ceramics prepared by the polymeric precursor meth-od. Journal of the European Ceramic Society. 2002. Vol. 22. P. 1693–1698.
Lu S. G., Kwok K. W., Chen H. L. Structural and electrical properties of BaTi₄O₉ microwave ceramics incorporated with glass phase. Materials Science and Engineering. 2003. Vol. 99. P. 491–494.
Liou Y. C., Tseng K. H., Chung T. C. Effect of dopants on synthesis of BaTi₄O₉ and Ba₂Ti₉O₂₀ ceramics prepared by reaction-sintering process. Journal of the European Ce-ramic Society. 2007. Vol. 27, No. 8–9. P. 3027–3032.
Sun H., Wang X., Yao X. Effect of WO₃ doping on dielectric and ferroelectric properties of 0.94(Bi₀.₅Na₀.₅)TiO₃–0.06BaTiO₃ ceramics. Ceramics International. 2012. Vol. 38. P. S373–S377.
Sajjad L., Sajjad S., Tian B., Chen F., Zhang J. One step activation of WOx/TiO₂ nanocomposites with enhanced photocatalytic activity. Applied Catalysis B: Environmental. 2009. Vol. 91, No. 1–2. P. 397–405.
Álvarez D., Carmen M., Reinosa J., Canu G., Buscaglia M., Buscaglia V., Fernán-dez J. Revealing the role of intermediates during the synthesis of BaTi₅O₁₁. Inorganic Chem-istry. 2019. Vol. 58. P. 8120–8129.
Chen Y., Li E., Duan S., Zhang S. Low temperature sintering kinetics and micro-wave dielectric properties of BaTi₅O₁₁ ceramic. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017. Vol. 5. P. 10606–10613.
Wang H., Gao T., Li X., Huang Y., Wang J., Huang Z., Guo D. Microstructure and photocatalytic performance of BaTi₅O₁₁ nanocrystals synthesized via sol–gel method mediat-ed by organic solvents. Gels. 2025. Vol. 11. 706.
Yang G., Zhao X., Che J., Huang K., Peng S., Wang J., Guo D. Photocatalytic per-formance of BaTi₅O₁₁ nanocrystals synthesized by sol–gel method for methylene blue degra-dation. Functional Materials Letters. 2025. Vol. 18. 2550013.
Dahham N. A., Fares A. H., Najem K. A. Modeling and simulation of mechanical and physical properties of barium orthotitanate (Ba₂TiO₄) composite by Materials Studio. Tikrit Journal of Pure Science. 2023. Vol. 22, No. 11. P. 61–65.
Zhu N., West A. R. Formation and stability of ferroelectric BaTi₂O₅. Journal of the American Ceramic Society. 2010. Vol. 93. P. 295–300.
Shiga K., Wollstadt S., Katsui H., Goto T. Effect of Nb⁵⁺ ion substitution on the dielectric property of BaTi₂O₅–Ba₆Ti₁₇O₄₀ eutectic prepared by a floating zone method. Mate-rials Today: Proceedings. 2019. Vol. 16. P. 191–195.
Xu X., Hilmas G. E. Effects of Ba₆Ti₁₇O₄₀ on the dielectric properties of Nb-doped BaTiO₃ ceramics. Journal of the American Ceramic Society. 2006. Vol. 89. P. 2496–2501.
Zhao Z., Wang J., Gao Z., Jin D. Bulk dense Ba₄Ti₁₃O₃₀ ceramics prepared by mixed-phase two-step sintering method. Journal of Materials Science: Materials in Electron-ics. 2024. Vol. 35. 713.
Li S., Li X., Zou K. Ba₄Ti₁₃O₃₀ nanocrystals prepared by hydrothermal method. BMC Health Services Research. 2020. Vol. 2. P. 3–6.
Chu L. W., Hsiue G. H., Chiang Y. J., Liu K. S., Lin I. N. Ultra-fine Ba₂Ti₉O₂₀ mi-crowave dielectric materials synthesized by chemical process. Journal of the European Ce-ramic Society. 2004. Vol. 24. P. 1781–1785.
Weng M. H., Huang C. L. Single phase Ba₂Ti₉O₂₀ microwave dielectric ceramics prepared by low temperature liquid phase sintering. Japanese Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 39. P. 3528.
