纳微超细粉体对PTCR半导体陶瓷材料性能的影响

论文题目: 纳微超细粉体对PTCR半导体陶瓷材料性能的影响

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 薛荣生

导师: 郭露村

关键词: 纳米粒子,添加剂,杂质,氧化铝

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 纳米技术和纳米材料的科学价值和应用前景已逐渐被人们所认识，纳米科学与技术被认为是21世纪的三大科技之一。纳米技术在材料研究中的应用，已为高性能材料的制备开拓了一个全新的广阔领域。 PTCR（positive temperature coefficient of resistance）是一种具有正温度系数的热敏陶瓷材料。近年来，随着电子陶瓷材料的发展，纳米技术在制备高性能PTCR材料中的应用已引起众多学者的注意。研究方向主要集中在通过溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等制备高纯超细粉体来提高PTCR材料的性能，并取得了相当大的进展。该方法虽能获得性能优良的PTCR材料，但成本相对较高。另一方面，Nb2O5、Y2O3半导化添加剂以及Al2O3、SiO2、Li2CO3、Sb2O3、BN等烧结或改性添加剂，加入量虽少，但对PTCR材料的性能却具有决定性的影响。然而，对PTCR材料中的这些关键添加剂的纳米化研究相对报道较少。本论文研究了以少量、微量纳微超细粉体的添加，使PTCR材料的性能获得显著提高。本文采用Al2O3、SiO2、TiO2的纳米超微粒子和BN超微粉体进行添加来研究纳微超细粉体对PTCR半导体陶瓷材料性能的影响，与现在使用纳米粉体的生产方式相比，降低了生产成本。论文第二章采用Al2O3、SiO2、TiO2的纳米超微粒子进行添加，研究其对PTC陶瓷性能的影响。结果显示纳米超微粒子的添加显著增强了PTC陶瓷的性能，但各个不同添加的效果有明显差异。综合添加纳米SiO2、Al2O3、TiO2和提高MnO2添加量（添加量分别为：0.55％mol、0.22％mol、0.5％mol、0.08％mol）的试样在1310℃烧成，与普通添加的试样相比：常温电阻降低57.9％，升阻比增大1.5个数量级，耐压增大12.7％，温度系数增大48.7％。论文第三章考察了BN超微粉体对PTC热敏陶瓷的影响。本章实验共分两个部分：第一部分是生产中易混入的受主杂质Fe对PTC热敏陶瓷的影响。采用定量掺入Fe2O3来模拟生产中混入过量受主杂质Fe的情况，通过对比实验定量分析不同含量的受主杂质Fe对PTCR材料性能的影响。发现混入20ppm的Fe2O3就可使PTCR材料失去使用价值，因为太高的常温电阻和电阻突跳的大幅降低。并且随着Fe2O3掺入量的增加，PTCR常温电阻不断升高，PTC效应也逐渐丧失。第二部分实验是BN超微粉体对PTC热敏陶瓷的影响。选取掺入一定量Fe2O3的粉料为研究对象进行BN超微粉体添加实验，以求消除过量受主

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 纳米材料的独特效应

1.2.1 小尺寸效应

1.2.2 表面与界面效应

1.2.3 量子尺寸效应

1.2.4 宏观量子隧道效应

1.3纳米材料的结构特点

1.3.1 纳米材料的晶体结构

1.3.2 纳米材料的相稳定性

1.3.3 亚稳态纳米结构

1.4 纳米材料的制备技术

1.5 纳米材料的分类

1.6 各种纳米材料的应用和发展

1.6.1 纳米纤维材料

1.6.2 纳米陶瓷材料

1.6.2.1 电子陶瓷材料

1.6.2.2 半导体材料

1.6.3 纳米梯度折射率玻璃

1.6.4 纳米膜材料

1.6.4.1 波导膜

1.6.4.2 光电效应膜

1.6.5 催化剂

1.6.6 纳米生物医药材料

1.7 纳米陶瓷材料研发面临的共性问题

1.8 PTCR材料简介

1.9 PTC效应产生的微观机理及理论模型

1.9.1 PTC效应产生的微观机理

1.9.2 PTC效应的理论模型

1.9.2.1 海望表面势垒模型

1.9.2.2 丹尼尔斯钡缺位模型

1.10 PTC陶瓷的主要性能参数

1.11 PTC陶瓷的主要成分及其作用

1.12 PTC陶瓷分类及其特点

1.12.1 BaTiO_3系PTCR材料

1.12.1.1 低温BaTiO_3系PTCR材料

1.12.1.2 高温BaTiO_3系PTCR材料

1.12.1.3 BaTiO_3—金属粉复合PTCR材料

1.12.2 V_2O_3系PTCR材料

1.12.3 有机复合型PTCR材料

1.13 基本特性及应用

1.13.1 利用电阻-温度特性

1.13.2 利用电压-电流特性

1.13.3 利用电流-时间特性

1.14 纳米技术在PTCR材料中的应用进展及课题的提出

1.15 课题研究的目的、方法和意义

第二章纳米超微粒子添加对PTC热敏陶瓷的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 SiO_2纳米超微粒子添加对PTC陶瓷性能的影响

2.3.1.1 纳米SiO_2的引入对PTC陶瓷性能的影响

2.3.1.2 纳米SiO_2添加量的影响

2.3.1.3 烧成温度对添加纳米SiO_2的PTC陶瓷性能的影响

2.3.1.4 对显微结构的影响

2.3.1.5 小结

2.3.2 Al_2O_3纳米超微粒子添加对PTC陶瓷性能的影响

2.3.2.1 纳米Al_2O_3的引入PTC陶瓷性能的影响

2.3.2.2 纳米Al_2O_3添加量的影响

2.3.2.3 烧成温度对添加纳米Al_2O_3的PTC陶瓷性能的影响

2.3.2.4 对显微结构的影响

2.3.2.5 小结

2.3.3 复合添加纳米SiO_2、Al_2O_3、TiO_2对PTC陶瓷性能的影响

2.3.3.1 纳米TiO_2添加量的影响

2.3.3.2 烧成温度对复合添加的PTC陶瓷性能的影响

2.3.3.3 对显微结构的影响

2.3.3.4 小结

2.3.4 添加纳米Al_2O_3、SiO_2、TiO_2和提高MnO_2量对PTC陶瓷的影响

2.3.4.1 MnO_2添加量的影响

2.3.4.2 烧成温度对PTC陶瓷性能的影响

2.3.4.3 对显微结构的影响

2.3.4.4 小结

2.4 本章小结

第三章 BN超微粉体对PTC热敏陶瓷的影响

3.1 引言

3.2 受主杂质Fe对PTC热敏陶瓷的影响

3.2.1 实验原料及仪器设备

3.2.2 实验基料的制备

3.2.3 试样制备

3.2.4 实验结果

3.2.5 结果讨论

3.2.5.1 掺杂Fe_2O_3对常温电阻、晶粒尺寸及耐压影响的讨论

3.2.5.2 PTC效应减弱的讨论

3.3 BN超微粉体对PTC热敏陶瓷的影响

3.3.1 实验部分

3.3.2 实验结果与结论

3.3.2.1 实验结果

3.3.2.2 结论

3.3.3 BN抑制Fe作用的机理探讨

3.3.3.1 液相的作用

3.3.3.2 低温烧成的作用

3.4 本章小结

参考文献

成果

致谢

发布时间: 2007-03-23

参考文献

[1].掺杂二氧化钒超细粉体的制备及性能研究[D]. 周莉.大连理工大学2010
[2].撞击流反应：沉淀法制备氧化镧超细粉体及热分解动力学研究[D]. 詹光.武汉工程大学2011
[3].纤维状硅线石超细粉体的制备研究[D]. 曹伟达.中国地质大学（北京）2010
[4].活性碳吸附—沉淀法制备氧化钇超细粉体的工艺研究[D]. 薛松.武汉工程大学2012
[5].超细粉体氧化亚铜的制备及表征[D]. 郭德华.上海应用技术学院2015
[6].水热合成C-S-H超细粉体微观结构分析及接触硬化机理初探[D]. 杨巧.重庆大学2008
[7].钛酸钡基低室温电阻率高居里点PTCR的研究[D]. 韩风龙.天津大学2005
[8].片式PTCR用镍电极浆料的制备及与瓷体收缩率匹配研究[D]. 黄日明.华中科技大学2007
[9].核壳结构镁基复合储氢超细粉体制备及其性能研究[D]. 郭皓.上海交通大学2013
[10].金属Ni/陶瓷复合PTCR材料的研究[D]. 王华涛.天津大学2003

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