Titanato di calcio: applicazioni e proprietà
Il titanato di calcio CaTiO3 (CT) è un composto di titanato metallico con una struttura perovskitica che ha suscitato un notevole interesse nella ricerca sui materiali, sia a livello fondamentale che applicato. La perovskite è costituita da titanato di calcio ed è uno dei composti di ossidi ternari più studiati in ambito scientifico. Si tratta di un semiconduttore di tipo n, resistente agli agenti chimici, con alte costanti dielettriche e un coefficiente di temperatura negativo.
La struttura del titanato di calcio, insieme alle sue proprietà elettriche e ottiche, è stata oggetto di numerose ricerche grazie alla sua flessibilità nelle trasformazioni strutturali e alle sue molteplici applicazioni. Queste includono materiali ceramici ferroelettrici e dielettrici, condensatori ad alte prestazioni, sensori, dispositivi elettroluminescenti, rifiuti radioattivi e sistemi di comunicazione a microonde.
Inoltre, grande attenzione è stata dedicata allo sviluppo di particelle, film e compositi di titanato di calcio di dimensioni nano e micrometriche, utilizzati in svariati settori tra cui bonifica ambientale, elettronica, processi catalitici e fotocatalitici, formazione biomimetica di fosfati di calcio e ingegneria biomedica.
La struttura cristallina del titanato di calcio fa parte della famiglia perovskite, con gli atomi di calcio agli angoli, gli atomi di titanio al centro e gli atomi di ossigeno al centro del reticolo cristallino, costituito da ottaedri di TiO6 legati tramite gli angoli con atomi di calcio situati tra gli ottaedri. A diverse temperature, il titanato di calcio può esistere in tre possibili fasi della struttura cristallina.
Per quanto riguarda la sintesi del titanato di calcio, vengono impiegate tecniche sia allo stato solido che in fase liquida. Le tecnologie di sintesi allo stato solido includono il riscaldamento di miscele di polveri ultrafini di CaO o di CaCO3 e di TiO2, oltre all’attivazione meccanica.
Le tecniche di sintesi in fase liquida includono la sintesi sol-gel, che si basa sull’idrolisi e sulla condensazione di precursori molecolari, e la sintesi idrotermale, un processo meno costoso e con tempi di reazione minori.
Il titanato di calcio trova applicazioni in una vasta gamma di settori tra cui elettronica, geofisica, astronomia, nucleare, ottica, medicina e ambiente. Viene utilizzato in condensatori a film sottile, celle fotoelettrochimiche, testine di lettura in dischi rigidi, dispositivi spintronici, applicazioni laser, finestre per bloccare i raggi infrarossi ad alta temperatura, riscaldamento ad alta temperatura, condensatori ceramici, antenne e condensatori, grazie alle sue proprietà dielettriche e piezoelettriche.
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