鐠系(Pr)納米氧化鋅(ZnO)非線性壓敏功能材料研究.pdf

1、 學(xué)號： 學(xué)號： 08101148 常 州 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 鐠系(Pr)納米氧化鋅(ZnO)非線性壓敏功能材 料研究 研 究 生 李 剛 指 導(dǎo) 教 師 王茂華 王茂華 副教授 副教授 學(xué) 科 、 專 業(yè) 名 稱 化學(xué) 化學(xué)工藝 工藝 研 究 方 向 材料 材料化學(xué) 化學(xué) 2011 年 5 月 I 中 文 摘 要 隨著電子信息，家電行業(yè)的發(fā)展，對壓敏電阻器的需求量越來越大，對其性能的要求越來越高

2、，特別是軍事裝備的現(xiàn)代化、信息化對壓敏電阻器的性能提出了更高的要求。由此壓敏陶瓷必須滿足兩個(gè)基本要求，一是必須具有較低燒結(jié)溫度。二是必須具有更好的壓敏特性。近年來 Pr系 ZnO 壓敏陶瓷越來越受到研究者的關(guān)注， Pr 系 ZnO 壓敏陶瓷不僅能夠克服 Bi 系 ZnO 壓敏陶瓷中添加劑種類較多、液相燒結(jié)過程中活性物質(zhì)Bi2O3 的強(qiáng)揮發(fā)性和高的活性等缺點(diǎn)，而且還具有添加劑種類少、微觀結(jié)構(gòu)簡單易于控制，非線性好、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，然而由于

3、它的燒結(jié)溫度高，能耗大，成本相對高的原因，阻礙了它的大規(guī)模應(yīng)用和商業(yè)化。 傳統(tǒng)的ZnO壓敏陶瓷是以微米級的ZnO粉體為起始原料， 電阻器的性能最終會(huì)受微米尺度前驅(qū)體固有的物理、化學(xué)和熱力學(xué)特性的制約，難以提高其性能。 納米材料和技術(shù)在陶瓷上的應(yīng)用為ZnO壓敏陶瓷的研究提供了新的思路和很多值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。本課題以納米ZnO粉體為起始原料，對Pr系ZnO壓敏陶瓷進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，包括固相法制備Pr系ZnO壓敏陶瓷的燒結(jié)動(dòng)力學(xué)、微觀結(jié)構(gòu)和電性

4、能及摻雜Y2O3和Al2O3的影響和溶膠凝膠法與液相包覆法分別制備Pr系ZnO壓敏陶瓷及對微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響。主要研究成果如下： (1)傳統(tǒng)固相法制備ZnO-Pr6O11-MnCO3-CoO壓敏陶瓷(簡稱ZPMC)，其相對密度隨燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的增加從72%增加到96%， 各種燒結(jié)條件下的陶瓷晶粒大小均勻，無異常晶粒出現(xiàn)，晶粒大小隨著燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的增加從2.3μm增加到8.3μm。 ZPMC壓敏陶瓷的最佳燒結(jié)條件是1300℃

5、下燒結(jié)2h， 比用微米級ZnO制備ZPMC壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度降低約50-100℃。在1050-1300℃范圍內(nèi)，ZPMC壓敏陶瓷的晶粒生長指數(shù)是3.7，表面活化能為306± 61kJ/mol。ZPMC陶瓷的壓敏電壓隨燒結(jié)溫度一直降低，非線性系數(shù)卻一直增加，而漏電流是先變小后變大，但總體上漏電流都較大，需要進(jìn)一步優(yōu)化。 (2)ZnO-Pr6O11-MnCO3-CoO-Y2O3壓敏陶瓷(簡稱ZPMCY )密度隨著燒結(jié)溫度的升高而升