钛酸钡是化学式为BaTiO3的无机化合物。钛酸钡呈白色粉末，当制备的晶体较大时呈透明状。它是一种铁电陶瓷材料，具有光折变效应和压电特性。它用于电容器、机电转换器和非线性光学。
钛酸钡固体根据温度以五种多晶型之一存在。从高温到低温，这五种多晶型的晶体对称性依次是六方、立方、四方、正交和菱方晶体结构。除立方相外，其它相都表现出铁电效应。高温立方相最容易描述，它由规则的、共享角的TiO6八面体单元组成，这些单元是以O原子为顶点、Ti-O-Ti为边的立方体。在立方相，Ba2+位于立方体的中心，常用配位数为12。较低的对称相位在较低的温度下是稳定的，并且涉及Ti4+向偏心位置方向的移动。这种材料的显著特性源于Ti4+畸变的协同行为。在熔点以上，液体具有与固体形式明显不同的局部结构，在TiO4四面体单元中，大部分Ti4+和单元中的四个氧配位，它们与更高配位的单元共存。
钛酸钡可以通过相对简单的溶胶-水热法合成。[1] 钛酸钡也可以通过加热碳酸钡和二氧化钛来制造。反应通过液相烧结进行。单晶可以在1100℃左右从熔融氟化钾中生长出来。[2] 其他材料通常作为掺杂剂加入，例如锶，与钛酸锶形成固溶体。它与三氯化氮反应，产生绿色或灰色混合物；在这种形态中，混合物的铁电性质仍然存在。
人们已经花了很多精力来研究粒子形态与其性质之间的关系。全致密纳米晶钛酸钡的介电常数比传统方法制备的相同材料高40%。[3] 已经证实向锡中添加钛酸钡的内含物已经产生具有比金刚石更高粘弹性硬度的块状材料。钛酸钡经历改变晶体形状和体积的两个相变。这种相变导致钛酸钡具有负体积模量(杨氏模量)的复合材料，这意味着当力作用在内含物上时，在相反方向会产生位移，进一步劲化复合材料。[4]
像许多氧化物一样，钛酸钡不溶于水，但会被硫酸侵蚀。其整体室温带隙为3.2电子伏，但当粒径从约15纳米减小到7纳米时，这一带隙增加到约3.5电子伏。[5]
钛酸钡可作为介电陶瓷用在电容器中，介电常数高达7000。在较窄的温度范围内，介电常数最高可达15，000；大多数常见的陶瓷和聚合物材料的值小于10，而其他材料，如二氧化钛，其值在20到70之间。[6]
它是一种压电材料，用于麦克风和其他传感器。钛酸钡单晶在室温下的自发极化范围为0.15 C/m2 （早期研究）和0.26 C/m2（最近发表刊物）之间，[7] [8] 其居里温度在120℃和130℃之间。这种差异与生长技术有关，早期助熔法的晶体比当前用直拉法生长的晶体纯度低，[9] 因此具有更大的自发极化和更高的居里温度。
作为一种压电材料，大部分钛酸钡已经被锆钛酸铅(也称为PZT)所取代。多晶钛酸钡具有正的电阻温度系数，使其成为热敏电阻和自动调节电加热系统的有用材料。
钛酸钡晶体可用于非线性光学。该材料具有高的光束耦合增益，并且可以在可见光和近红外波长下工作。它具有自泵浦相位共轭(SPPC)应用所用材料的最高反射率。它可用于毫瓦范围光功率的连续波四波混频。对于光折变应用，钛酸钡可以掺杂各种其他元素，例如铁。[10]
钛酸钡薄膜显示电光调制频率超过40 GHz。[11]
钛酸钡的热电和铁电特性被用于热像仪的一些非制冷传感器中。
据报道，高纯度钛酸钡粉末是用于电动车辆的新型钛酸钡电容器储能系统的关键组分。[12]
由于其提高的生物相容性，钛酸钡纳米粒子（BTNPs)最近被用作药物递送的纳米载体。[13]
据报道，在钛酸钡衬底上生长的薄膜中存在巨大强度的磁电效应。[14][15]
钛酸钡纳米粒子(BTNPs)在物理刺激下产生电势的能力也得到了研究:实现这种刺激的主要方法之一是通过使用超声波，超声波能够产生极其精确和穿透性的物理刺激。这种能力也被用于生物医学应用:在一个例子中，由BTNPs产生的电刺激被用于远程刺激神经元细胞。BTNPs也被用于开发能够刺激人骨细胞分化的活性基底。
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