摻雜鈦酸鋇基陶瓷材料的制備及特性研究.pdf

1、以鈦酸丁酯、醋酸鋇等為原料，采用溶膠-凝膠法一次液相摻入La、Mn、Ni及碳納米管等雜質(zhì)元素，制備出摻雜的鈦酸鋇粉體，經(jīng)冷壓成型、預(yù)燒、高溫?zé)Y(jié)及高溫?zé)釅旱裙に囍苽涑鼍哂懈叩拿芏?、低的室溫電阻率和高升阻比的半?dǎo)化的鈦酸鋇陶瓷材料。研究了制備工藝，摻雜元素的種類及含量對(duì)半導(dǎo)化的鈦酸鋇陶瓷的電阻率、致密度及顯微組織結(jié)構(gòu)的影響，用XRD分析了摻雜的鈦酸鋇材料的相結(jié)構(gòu)，用SEM觀察了摻雜的鈦酸鋇材料的顯微組織，制備出了室溫電阻率ρ25℃<5Ω．

2、 cm，升阻比達(dá)到105～106的高性能鈦酸鋇基PTCR電熱用陶瓷材料。研究結(jié)果表明： 通過(guò)單一施主摻雜La元素使鈦酸鋇半導(dǎo)化，當(dāng)La的摩爾分?jǐn)?shù)相同時(shí)，與以硝酸鑭溶液形式進(jìn)行摻雜相比，以氧化鑭粉末溶入溶膠溶液進(jìn)行摻雜得到的鈦酸鋇，其室溫電阻率及升阻比都要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。以硝酸鑭溶液形式摻雜時(shí)，當(dāng)摻入La的摩爾分?jǐn)?shù)為0．3mol%時(shí)，可以得到室溫電阻率為0．456Ω． cm的鈦酸鋇系PTC陶瓷電熱材料。以硝酸鑭溶液形式摻雜的樣品有較

3、低的室溫電阻率，但其升阻比不理想。 受主摻雜Mn對(duì)Ba TiO3基PTC陶瓷材料的影響十分顯著，微量摻雜就可以使材料的升阻比明顯增大。在0．01mol%～0．05mol%摻雜范圍中，隨著Mn含量的增加，材料的室溫電阻率緩慢增加，而B(niǎo)a TiO3基PTC材料的PTC效應(yīng)顯著增強(qiáng)，材料的升阻比明顯增大。當(dāng)摻雜Mn的摩爾百分?jǐn)?shù)為0．04mol%時(shí)，能獲得室溫電阻率為69．937Ω．cm，升阻比為1．7x104的PTC效應(yīng)較好的鈦酸鋇陶

4、瓷材料。當(dāng)摻雜Mn的摩爾百分?jǐn)?shù)超過(guò)0．05mol%時(shí)，其升阻比隨著其摻入量增加而增大，但室溫電阻率會(huì)顯著增加，從而使其導(dǎo)電性能大大降低；當(dāng)摻雜Mn的摩爾百分?jǐn)?shù)低于0．01mol%時(shí)，其室溫電阻率會(huì)降低，但升阻比很小，PTC效應(yīng)明顯減弱。 當(dāng)金屬Ni的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0．1mol%～0．5mol%時(shí)，隨著Ni摻入量的增加，該P(yáng)TC陶瓷材料的室溫電阻率及升阻比都逐漸減小，最低達(dá)到15Ω．cm左右；當(dāng)金屬Ni的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)大于0．5mo

5、l%時(shí)，其升阻比很小，材料基本上沒(méi)有PTC效應(yīng)；當(dāng)金屬Ni的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)小于0．1mol%時(shí)，雖然可以獲得較高的升阻比，但室溫電阻率會(huì)很高，導(dǎo)電性能變差。 碳納米管摻入BaTiO3中可以使BaTiO3半導(dǎo)體化，摻入微量的碳納米管就可以達(dá)到很好的效果，碳納米管摻入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0．1%～0．5%的范圍內(nèi)，所得到的鈦酸鋇材料室溫電阻率ρ25℃<100Ω．cm，升阻比達(dá)104～105。 施主La和受主Mn共同摻入鈦酸鋇基PTC陶