在AI算力、新能源汽车渗透加速的背景下，多层陶瓷电容器（MLCC）不仅用量需求迎来前所未有的爆发，而且性能也在向高容、小型化方向加速演进，作为MLCC核心介质材料的纳米钛酸钡粉体，其粒径也已从300nm向150nm乃至120nm不断突破。但粒径越小，意味着其加工难度也更大，其中，干燥工序作为纳米钛酸钡湿法制备的核心环节，更是制约高性能纳米钛酸钡规模化、稳定化量产的核心瓶颈之一。本文主要针对纳米钛酸钡的干燥难题，探讨喷雾干燥机作为当前主流干燥设备的应用要点。

（来源：网络）

纳米钛酸钡的干燥难题

纳米钛酸钡相较于常规微米级陶瓷粉体，具备比表面积大、表面活性高、表面吸附能强的特性，且MLCC高端应用对粉体一致性、纯度、晶型完整性要求严苛，

1、易团聚

纳米钛酸钡粉体的比表面积大、表面能极高，在热力学上处于极不稳定的状态。在常规干燥过程中，随着水分缓慢蒸发，毛细管力会将纳米颗粒拉拽到一起，并借助颗粒间的范德华力使其形成团聚。其中，弱作用力形成的软团聚可通过后期研磨打开，但由表面羟基链接形成的氢键而造成的不可逆的硬团聚，则无法后续研磨工序彻底打散，最终导致粉体粒度分布宽、颗粒一致性差。应用于MLCC生产时，会造成陶瓷膜层厚薄不均、烧结收缩不一致，引发器件容值漂移、局部击穿等质量问题。

2、热敏性极强

作为MLCC介质材料的钛酸钡往往要求具有高四方性，以提供高介电常数。然而钛酸钡是一种经典的钙钛矿型铁电/介电材料，其晶体结构和物理性质（如介电常数、自发极化）会随着温度的变化发生相变。在干燥或热处理过程中，若局部温度过高，极易引发晶型从四方相向立方相转变，导致介电常数大幅下降、介电损耗增加。

立方相钛酸钡（a）及四方相钛酸钡（b）

3、纯度要求高

钛酸钡的纯度直接决定了电容的介电常数、绝缘电阻、耐压能力及长期可靠性，杂质（尤其是金属杂质）会引入载流中心，导致漏电、击穿和电性能漂移。通常，车规级MLCC要求钛酸钡的纯度达到99.9%，而AI服务器用超高容MLCC甚至要求纯度达99.99%。

喷雾干燥在纳米钛酸钡中的应用

喷雾干燥法凭借快速干燥、连续化生产、处理量大、产品球形度高等优势，成为目前全球MLCC用纳米钛酸钡粉体产业化的主流干燥工艺。其核心原理是将湿法研磨后的纳米钛酸钡浆料，通过雾化系统分散为微米级均匀液滴，在热风干燥塔内实现瞬间水分蒸发，得到干燥的球形颗粒。

（来源：上海大川原）

与传统烘箱干燥技术相比，喷雾干燥具有以下突出优势：

干燥速度快： 液滴与热风的接触面积大，水分蒸发在数秒内完成，有效缩短了颗粒暴露在高温环境中的时间，降低了热敏性损伤风险。

产品品质好： 在雾化阶段，钛酸钡浆料在张力作用下会雾化形成球形液滴，经热风干燥后可直接获得球形度高、流动性好、团聚可控的干燥粉体，完美适配MLCC流延、压制成型工艺需求。

连续化生产： 喷雾干燥具备连续作业能力，同时易于实现自动化控制，操作条件（温度、压力、流量）调节方便，且设备易于放大，适合工业化规模。

经过多年产业迭代，尽管喷雾干燥已实现纳米钛酸钡的规模化量产，但针对纳米级别钛酸钡粉体的需求，仍对于喷雾干燥系统的选型提出了一定的要求，主要表现在雾化方式及热场控制。

1、雾化均匀度

纳米钛酸钡浆料固含量高、粘度波动敏感，雾化过程中易出现液滴大小不均、局部雾化不完全的问题。过大液滴内部干燥不彻底，存在包水、包助剂现象；过小液滴则易被热风过度烘干，出现颗粒破碎、空心粉缺陷。

目前传统喷雾干燥多采用离心雾化与气流雾化两种模式，其中离心雾化通过高速旋转的雾化盘将料液分散为液滴，处理量大、适合大规模生产，液滴粒径分布较窄，但适配浆料粘度、固含量区间有限。而气流雾化则通常利用压缩空气与料液在多流体喷嘴内混合（通常有二流体喷嘴、三流体喷嘴、四流体喷嘴），依靠气液两相间的速度差产生的摩擦力，将液体撕裂成微小液滴，雾化均匀度更好，适合纳米钛酸钡浆料等对细度要求极高以及高固含量的场景。

离心雾化原理（来源：网络）

二流体雾化原理（来源：网络）

2、温控与热场均匀性

纳米钛酸钡的干燥温度过低，干燥效率低，水分蒸发慢，易导致湿粉粘壁形成二次团聚，过高则易引发晶型转变（如向立方相转变）或化学组成偏移，导致介电性能劣化。通常，纳米钛酸钡的制备需要求喷雾干燥机的进风温度控制在 150℃~230℃ 之间，出风温度则控制在 80℃~120℃ 之间。同时，设备应采用多段式热风分配器与PID自适应温控系统，将干燥塔内温度梯度控制在±2℃~±5℃范围内，消除局部过热风险。

小结

随着MLCC用钛酸钡粉体粒径向150nm乃至120nm的持续突破，粉体比表面积与表面活性急剧攀升，团聚控制、晶型保持与纯度保障之间的矛盾愈发尖锐。喷雾干燥技术凭借快速脱水、产品质量好及连续化作业的优势，已成为应对这一挑战的主流工艺选择，但要真正释放其潜力，不仅需对喷雾干燥系统的雾化结构、热风场分布等关键点严格把控，还需严格控制系统清洁性，并结合智能化过程控制手段，减少批次间品质波动。

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