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Mn-Ni-Cu-Fe-O系NTC热敏电阻材料的Pechini法合成及特性研究
王绍钢
学位类型硕士
导师常爱民
2007-06
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业微电子学与固体电子学
关键词Ntc热敏电阻 Pechini法 Mnnicufeo纳米粉体 固溶体 烧结温度
摘要

Pechini法也是一种软化学合成的粉体制备方法,该方法能保证原子水平的混合,在较低温度烧结能得到超细氧化物粉末.此外,还能有效保证化学计量比,适于制备多组分粉体,近年来,被广泛应用于陶瓷材料的制备。本论文着重研究了Pechini法制备Mn-Ni-Cu-Fe-O系热敏电阻材料的工艺、电学特性和导电机理。采用Pechini法,成功制备了Mn-Ni-Cu-Fe-O纳米粉体,并采用多种检测手段对产物进行了分析和表征;从合成的粉体出发,采用现代陶瓷工艺,制备了热敏电阻器用的氧化物陶瓷材料,对其烧结性能进行了表征,研究了氧化物陶瓷材料的显微结构,对其电学性能进行了测试,同时分析了其烧结和导电机理,取得了一些工作进展,归纳起来,可概括为以下三个部分:
采用Pechini法,成功制备了Mn-Ni-Cu-Fe-O纳米粉体。提出了反应机理,主要发生了螯合、酯化和聚合反应,并给出了相应的反应方程式。粉体在300℃时开始分解;300 和400℃之间,晶粒大小变化不明显;400℃时,基本分解完毕;高于400 ℃,晶粒开始增大;500℃时衍射峰形最好,继续增加煅烧温度时,颗粒有所增大,其他无明显变化。晶体结构是尖晶石相和单斜氧化铜相组成的固溶体。
给出了四元系NTC氧化物陶瓷制备工艺路线,并对样品进行了表征。结果表明:Mn-Ni-Cu-Fe-O四元系热敏电阻材料的烧结温度敏感范围为1080℃~1100℃;1100℃烧结后的晶体结构发育最完善,晶界明显,形状为八面体、四面体或者单斜相;1100℃烧结后的样品的密度最高,约为5.1g/㎝3,致密度可达96%;在不同温度下烧结时,随着温度的升高,电阻率和B值随之增加; 1100℃时,二者达到最大值,温度继续升高,电阻率和B值呈下降趋势;氧化铜相的结晶程度对于电学性能有较大影响,晶体结构中氧化铜相可以促进烧结,提高材料的致密度,相应的烧结机制可归结为液相烧结;晶体结构中的孪晶面的形成,大大增加了晶体的致密度。
材料中阳离子分布对电学性能有较大影响,Mn-Ni-Cu-Fe-O四元系热敏电阻材料的导电机理主要为Fe2+ + Mn4+ → Fe3+ + Mn3+;氧化铜相的出现,使得晶体结构可能由于Jahn-Teller效应发生畸变,导致NTC热敏电阻材料的电阻率有所增大。

文献类型学位论文
条目标识符http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/3506
专题材料物理与化学研究室
作者单位中国科学院新疆理化技术研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
王绍钢. Mn-Ni-Cu-Fe-O系NTC热敏电阻材料的Pechini法合成及特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2007.
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