多层陶瓷电容器（MLCC）是电子电路用量最大、应用最广的“稳压、滤波、储能”核心基础元件，负责稳定电流（电流峰值时储能、电流不足时补能）、保护芯片、保障设备正常工作，是所有电子产品里的“稳压小水库”，也是手机卡顿和蓝牙耳机突然断联的元凶，几乎所有带电设备都离不开它，大量应用于手机（智能手机需超800~1500颗）、新能源汽车（智能电动车需超1.5万颗，是燃油车的6倍）、AI服务器（深度学习服务器需超2万颗）、5G/6G通信、家电、电脑、人工智能终端、光伏储能等领域。全球一半以上MLCC产能在中国，但低端产能泛滥，高端良率是天堑，长期被海外巨头垄断，是电子元器件和半导体材料等领域“卡脖子”的典型代表。

纳米钛酸钡（BaTiO₃）作为钙钛矿家族中最具代表性、应用最广泛的一种典型材料，因其高介电常数、优异的压电与铁电性能以及良好的化学稳定性，成为不同电子元件的“全能选手”，是决定MLCC容量与可靠性的核心原料，被称为“电子陶瓷工业的支柱”和电子陶瓷产业的“基石材料”，约占MLCC总成本的25%~70%。随着电子设备逐渐向微型化、薄层化方向发展，高端纳米钛酸钡正向高纯（>4N）、超细（30 nm≤d₅₀≤150 nm）、窄分布（d₁₀₀<1.5d₅₀; d₉₀/d₅₀<1.4; d₉₀/d₁₀<3，超高规格要求d₉₀/d₁₀<1.5）、高四方性（c/a≥1.0080）方向发展。对于某些型号MLCC，均匀、狭窄的粒度分布比平均粒径本身更为重要，是良率的关键和真正的工程壁垒，过大颗粒和过细颗粒占比越少，烧结后介质层致密度更高，能有效避免大颗粒导致的烧结开裂、漏电流偏高等问题，同时可减少小颗粒过多导致的团聚，提升MLCC的容值一致性与可靠性，也是MLCC产业链最薄弱环节。目前，高端窄分布纳米钛酸钡粉体（30≤d₅₀≤120 nm，纯度99.99%以上，变异系数CV＜3%）年需求量约1.5万吨。因此，开发高端纳米钛酸钡绿色制备成套关键技术成为实现电子材料国产化的核心突破点。

近日，青岛能源所绿色反应分离与过程强化技术中心研究团队在高端纳米钛酸钡绿色连续制备方面取得重要进展，在传统草酸盐共沉淀法的基础上，创新性地提出将微液滴过程强化技术和连续流工艺相耦合的制备新策略，室温条件下（20℃~30 ℃）合成了具有窄粒径分布和高铁电性能的纳米钛酸钡粉体。该工艺一方面采用微液滴技术进行过程强化，使Ba²⁺、Ti⁴⁺与草酸根均匀混合、同步共沉淀，从源头避免传统釜式共沉淀的局部浓度差和组分偏析，产物Ba/Ti摩尔比更接近1:1，大幅提升钛酸钡陶瓷粉体材料的铁电一致性；其次，微液滴技术可减少传统共沉淀因局部过饱和而导致的颗粒团聚现象，更有利于生成纳米级小尺寸颗粒，克服了传统草酸盐共沉淀法存在的粉体易团聚、粒径分布与形貌难控制等难题。另一方面，该工艺采用连续流技术，可满足良率对粉体极致的批次一致性和极限粒径稳定控制的苛求。此外，针对该过程产生大量高浓度氯化铵废水问题，还开发了母液可循环利用的绿色制备工艺，将共沉淀反应后母液中含有的大量副产物氯化铵，通过“过滤-萃取-精馏”实现了低成本分离，显著提升了工艺技术的经济性，实现了氯化铵的母液循环利用和废水的“近零排放”，大幅降低环保压力，克服了草酸盐共沉淀法存在的一个重要衍生缺点。

研究团队详细探究了四氯化钛浓度、pH、进料速度、陈化温度、陈化时间、煅烧温度及煅烧时间对钛酸钡结构的影响，成功制备出了d₅₀=88 nm、纯度为99.71%、粒度分布跨度（Span）为0.62（d₉₀=122 nm, d₁₀=67 nm, 粒径分布较窄，有效抑制了大颗粒）、晶格c/a比达到1.0082（高四方相）的高端纳米钛酸钡粉体，如图1所示。虽然该款电子级（纯度≥99.5%）纳米钛酸钡受纯度指标限制，无法满足最顶级的严苛应用场景，但已接近国际头部厂商的水平，特别适配当前主流的中高端小型、低压、中高容MLCC产品，尤其是适配0201规格及以下的中高容产品，满足常规5G消费电子、中高端通信设备的使用需求，具备极高的商业应用价值。

图1 高端纳米钛酸钡的制备：（a）钛酸钡的SEM图；（b）钛酸钡的粒径分布图；（c）钛酸钡的XRD图；（d）钛酸钡的拉曼光谱图；（e）钛酸钡的HRTEM图；（f）钛酸钡的SAED电子衍射图

以此为基础，研发团队从工艺、装备和材料三个环节同步突破，致力于解决高端纳米钛酸钡粉体在制备过程中普遍存在的“高纯度+窄粒径+低团聚”铁三角难题，尤其是利用本团队在过程强化装备方面的优势，包括行业领先的微纳米颗粒精准分级技术，以期快速实现30~100 nm超高纯（≥4N）纳米碳酸钡的低成本制备和成套技术的规模化应用，撕开高端困局，加速国产突围，引领高端纳米钛酸钡粉体行业的发展，为AI算力和新能源汽车提供“特供粮”，也为我国MLCC产业的高质量发展提供坚实的技术支撑，推动电子信息产业链的协同升级。

相关研究成果发表在专注于先进陶瓷材料科学研究的国际权威期刊Ceramics International上，王真真助理研究员和黄青山研究员为通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及“分析技术开发”计划等项目支持。(文/图 肖航)

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.06.121

[1] Jiancheng Qi, Hang Xiao, Aqiang Chen, Jingcai Cheng, Zhenzhen Wang, Chang Su, Qingshan Huang. Continuous preparation of high-performance nano-barium titanate using a microdroplet method. Ceramics International, 2026, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.06.121.

[2] 肖航, 杨艳丽, 王真真, 陈阿强, 张海东, 李萍, 卜一凡, 程景才, 杨超, 黄青山. 一种纳米四方相钛酸钡及其过程强化连续制备方法[中国发明专利]. 申请日期: 2026年5月21日, 申请号: 202610708377.5.