高压SnO2压敏陶瓷研究及新型低压—高介压敏、无铅压电材料探索

论文摘要

自从1969年发现ZnO压敏材料以来，人们对其进行了广泛、深入的研究，到八十年代中后期，ZnO压敏材料的开发应用日渐成熟。但由于掺杂量较大，ZnO压敏材料包含多相结构，它的温度稳定性和老化问题一直没有得到根本的改善。为了寻找稳定性较好的压敏材料，科学工作者在努力提高ZnO压敏材料性能的同时，也一直致力于寻找其它新型材料。1995年，S．A．Pianaro等人首次发现少量掺杂的SnO2陶瓷材料具有良好的致密性和电学非线性，并且与ZnO压敏材料复杂的多相结构迥然不同，这种材料只有一种相结构，具有较好的稳定性。SnO2压敏材料在非线性电学性能提高方面也表现出很大的潜力。本文通过对SnO2掺杂改性研究发现，在提高电学性能的同时，SnO2压敏材料的电压梯度可通过极少量的受主掺杂提高数十倍，这为压敏元件的小型化提供了必要条件，同时也大大降低了原料的用量，从而降低了成本。进一步研究发现，SnO2压敏陶瓷材料晶粒减小是导致电压梯度增高的主要原因。除了对SnO2压敏材料进行了一系列研究之外，本文在探索其他新型压敏、压电陶瓷材料方面也做了一些努力，发现了SnO2—Zn2SnO4复合陶瓷、掺杂的WO3陶瓷具有较好的电学非线性，制备出性能优异的铌酸钾钠无铅压电陶瓷。第一章首先对陶瓷压敏电阻的性能参数和理论发展情况作了概述。压敏电阻最主要的电学性质是其电流电压之间的特殊关系，这种关系可分为低电流线性区、非线性区、高电流翻转区三个区域。非线性系数是描述压敏电阻性能最重要的参数，非线性系数越高，压敏电阻的非线性性能越好。压敏电压是压敏电阻的另一个重要参数，其数值的大小决定了压敏电阻的应用范围。压敏电阻还有其他重要特征参数，如漏电流、通流量、介电常数等。对于ZnO压敏电阻电学非线性的解释，Pike等人提出的晶界缺陷势垒模型由于与大量的实验结果一致而被广泛接受。对压敏电阻进行了介绍之后，第二章，首先对工艺、技术较成熟的ZnO压敏材料进行了受主和施主掺杂，掌握规律，形成一般性认识，以探索SnO2压敏陶瓷材料的研究途径。长久以来，由于疏松的结构，SnO2一直作为一种气敏材料被人们广泛研究。为了使其具有良好的电学非线性，首先要得到致密的SnO2陶瓷，在第三章中，就SnO2的致密问题展开了讨论。并通过实验发现，适量的CO2O3掺杂可提高SnO2陶瓷的密度至理论密度的98％左右。在此基础上，对SnO2压敏材料进行了大量

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第一章压敏电阻概述

1.1 前言

1.2 压敏电阻的电学特性

1.3 压敏电阻主要性能参数

1.4 压敏材料的微观结构

1.5 压敏电阻的理论模型

1.6 制备工艺

1.7 压敏电阻的应用

本章参考文献：

第二章 Nb施主和Na受主掺杂对ZnO压敏电阻电学性质的影响

2.1 前言

2.2 样品的制备与测试

2.3 实验结果和讨论

2O₅掺杂的ZnO压敏电阻'>2.3.1 Nb₂O₅掺杂的ZnO压敏电阻

2CO₃掺杂的ZnO压敏电阻'>2.3.2 Na₂CO₃掺杂的ZnO压敏电阻

2.4 本章结论

本章参考文献：

2O₃对SnO₂陶瓷烧结及电学性质的影响'>第三章 Co₂O₃对SnO₂陶瓷烧结及电学性质的影响

3.1 前言

3.2 样品的制备与测试

3.3 实验结果与分析

3.4 本章结论

本章参考文献：

2O₃和Y₂O₃对（Co,Nb）掺杂的SnO₂（SCN）压敏电阻电学性能的影响'>第四章 Gd₂O₃和Y₂O₃对（Co,Nb）掺杂的SnO₂（SCN）压敏电阻电学性能的影响

4.1 前言

4.2 样品的制备与测试

4.3 实验结果与分析

4.4 本章结论

本章参考文献：

2O₃、In₂O₃及多元掺杂对SnO₂（SCT）压敏电阻电学性能的影响'>第五章 Sc₂O₃、In₂O₃及多元掺杂对SnO₂（SCT）压敏电阻电学性能的影响

5.1 前言

5.2 样品的制备与测试

5.3 实验结果与分析

5.3.1 晶粒尺寸效应

5.3.2 晶界势垒效应

5.3.3 烧结温度的影响

2压敏电阻'>5.3.3 多元掺杂的SnO₂压敏电阻

5.4 本章结论

本章参考文献：

第六章新型压敏陶瓷材料探索

6.1 前言

3陶瓷压敏材料'>6.2 WO₃陶瓷压敏材料

2-Zn₂SnO₄复合陶瓷压敏材料'>6.3 SnO₂-Zn₂SnO₄复合陶瓷压敏材料

6.3.1 样品的制备与测试

6.3.2 实验结果与分析

2掺杂的SnO₂—Zn₂SnO₄复合陶瓷压敏材料'>6.4 SiO₂掺杂的SnO₂—Zn₂SnO₄复合陶瓷压敏材料

6.4.1 前言

6.4.2 样品的制备与测试

6.4.3 实验结果与分析

2SnO₄掺杂的SnO₂陶瓷压敏材料'>6.5 Zn₂SnO₄掺杂的SnO₂陶瓷压敏材料

6.5.1 前言

6.5.2 样品的制备与测试

6.5.3 实验结果与分析

本章参考文献：

0.5K_0.5)_1-x（LiSb）_xNb（1-x）O₃无铅压电陶瓷研制'>第七章高性能(Na_0.5K_0.5)_1-x（LiSb）_xNb（1-x）O₃无铅压电陶瓷研制

7.1 前言

7.2 样品制备与测试

7.3 实验结果与讨论

本章参考文献：

第八章论文总结

致谢

发表论文目录及获奖情况

学位论文评阅及答辩情况表

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