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1、負(fù)溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficient,NTC)熱敏陶瓷是指電阻率隨著溫度的升高而下降的無(wú)機(jī)非金屬材料。NTC陶瓷元件與器件在溫度補(bǔ)償、溫度檢測(cè)、溫度控制及抑制浪涌電流等方面有著廣泛的應(yīng)用。常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的過(guò)度金屬?gòu)?fù)合氧化物,如Mn-Ni-O,Mn-Ni-Co-O和Mn-Ni-Fe-O等。由于材料的電性能與陽(yáng)離子分布以及晶粒和晶界的微結(jié)構(gòu)有關(guān),尖晶石結(jié)構(gòu)的四面體和八面體中的陽(yáng)
2、離子隨使用時(shí)間進(jìn)行緩慢的重新分布,從而引起結(jié)構(gòu)馳豫并導(dǎo)致NTC陶瓷易發(fā)生老化現(xiàn)象。
本論文以BaTiO3基陶瓷材料為研究對(duì)象,研究了Ni、Co摻雜對(duì)材料晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),Ni、Co摻雜的BaTiO3基陶瓷材料具有六方鈣鈦礦結(jié)構(gòu),并有良好的NTC效應(yīng)。
采用濕化學(xué)法制備了BaTi1-x-yNixCoyO3-δ(x=0.05、0.1、0.15、0.2、0.3,y=0、0.05、0.08、0.1)粉體
3、,用傳統(tǒng)陶瓷燒結(jié)工藝制得陶瓷樣品。陶瓷樣品的電阻率ρ均隨著溫度的升高而減小,呈現(xiàn)出明顯的NTC效應(yīng),材料常數(shù)B值在2900~4700K范圍內(nèi)。當(dāng)y=0、x=0.1時(shí),樣品為h-BaTiO3結(jié)構(gòu);而x=0.2、0.3時(shí),樣品為h-BaTiO3與單斜Ba2TiO4兩相共存。當(dāng)x=0.1、y=0.08或0.1時(shí),樣品的電性能比較穩(wěn)定,線性關(guān)系更明顯,Co含量的再增加,對(duì)陶瓷的電性能影響不大。
通過(guò)交流阻抗分析研究了陶瓷樣品NTC
4、效應(yīng)中晶粒和晶界的不同貢獻(xiàn)。結(jié)果表明,在BaTi0.82Ni0.1Co0.08O3-δ陶瓷材料中,樣品的總電阻是由晶粒效應(yīng)和晶界效應(yīng)共同作用的結(jié)果。該類陶瓷材料的NTC效應(yīng)主要是電子在Co3+/Co2+離子對(duì)之間跳躍引起。
研究了三種燒結(jié)助劑(Li-P-O、Li-Si-O和Li2CO3)對(duì)BaTi0.82Ni0.1 Co0.08O3-δ基陶瓷材料燒結(jié)性能及電性能的影響。結(jié)果表明,燒結(jié)助劑能有效降低陶瓷的燒結(jié)溫度,燒結(jié)溫度能
5、降低200~400℃;加入0.5 wt%的Li2CO3作為燒結(jié)助劑,能在較低溫度(1100℃)下燒結(jié)制得較為致密的陶瓷樣品,且不影響材料的電性能。
研究了不同元素(Na、K、La、Bi、Ce、Y、Nb)摻雜對(duì)BaTi0.82Ni0.1 Co0.08O3-δ陶瓷電性能的影響。不同元素的摻雜均沒(méi)有改變材料的晶體結(jié)構(gòu),樣品均能呈現(xiàn)出較明顯的NTC效應(yīng)。Na摻雜的樣品,燒結(jié)過(guò)后有明顯的收縮,樣品的致密度增大、氣孔率降低。Na的摻雜
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