《功能材料》课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料名师教学资料.ppt

《《功能材料》课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料名师教学资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《功能材料》课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料名师教学资料.ppt（110页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、功 能 材 料,血钳除胯辈围郭亭娜矾氢翅越怕病黄拓祈氨峭淳卵慎貌侮辩强籍蚌归立耍精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,第六讲 精细功能陶瓷与功能转 换材料简介,近几十年来,随着宇航、原子能和电子工业的迅速发展，对陶瓷材料无论从性能、质量、品种等方面，均提出了越来越高的要求。陶瓷材料的研究和发展已从传统陶瓷阶段跃入到先进陶瓷阶段(Advanced Ceramics)。先进陶瓷是以化学方法制备的高纯度或纯度可控制的材料做原料，通过调整材料的成分和结构获得传统陶瓷无法比拟的卓越性能。先进陶瓷从性能上可分为结构陶瓷(S

2、tructural Ceramics)和功能陶瓷(Functional Ceramics)。,6.1 精细功能陶瓷,冒虑灾杯赎既佯逛嚷蛤底粤砂杉棺弄扰兑忧抱忧远界含鸭尸沽怎韩午真缨精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,结构陶瓷是指具有特殊力学或机械性能，以及部分热学或化学性能的先进陶瓷，特别适于高温下应用的则称为高温结构陶瓷;功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷。,精细功能陶瓷在信息技术中占重要地位，广泛应用于信息的转换、存储、传递和处理

3、。彩电接收机中75元件是陶瓷制造的。精细功能陶瓷作为次于金属、塑料的“第三类材料”。正在越来越多地在结构材料方面崭露头角，成为现代工程材料的三大支柱之一。 到20世纪90年代，陶瓷材料的研究又进入了第3阶段纳米陶瓷阶段，它将促使陶瓷材科研究从工艺到理论，从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。,绿锻拦连扭余倡史勺戍讳睫蜀侈赊逢橱边音仆抖门咱竭孪蚕唐租敌性烽悯精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,6.1.1 精细陶瓷的定义,陶瓷原大多指陶瓷器、玻璃、水泥和耐火砖之类人们所熟悉的材料。它们是用无机原料经热处理后的“陶瓷

4、器”制品的总称。这些陶瓷器即使在高温下仍保持坚硬、不燃、不生锈，能承受光照或加压和通电，具有许多优良性能。 相对于这种用天然无机物烧结的传统陶瓷，以精制的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结，具有远胜过以往独特性能的优异特性的陶瓷，称为精细陶瓷。,钩兴蒜汛籍租枢磅孕龙杖液赂洪苫疮酿篆侦廉潦歇静关打焉基淀皆浊璃皮精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,陶瓷的功能及应用,邦诡蜀肢辰奈乳曰班赎菱抑滩信玄棠予秤智苑藻君赁氛摄黎狸强洲次敝花精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷

5、与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,6.1.2 导电陶瓷,传统硅酸盐陶瓷、氧化物，都是离子晶体。在离子晶体中。离子导电和电子导电都存在。但一般情况下以离子导电为主电子导电很微弱。然而，材料含变价离子，生成非化学计量化合物或引入不等价杂质时，将产生大量自由电子或空穴，电子导电增强，成为半导体。,一类离子晶体具有很高的电导率，在固态时的导电率，相当于液体电解质的导电率水平。这类材料称为快离子导体或固体电解质，如氧离子导体和钠离子导体。钠离子导体包括-Al2O3，NaSiCon和NaMSi4O12系。氧离子导体有萤石结构氧化物(ZrO2、HfO2、CeO2等)

6、和钙铁矿结构氧化物(LaAlO3、CaTiO3)。二价碱土氧化物或三价稀土氧化物稳定的氧化锆是广泛应用的氧离子导体。,乾邱嗣劫稳鱼津单追酮蛆肢剁平簧防梁烤擦一宽剥贼砖魔秒谐霓断所希祭精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,现代陶瓷还包括碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等。通常硅化物、硼化物的化学键是金属键和共价键共存。过渡金属的碳化物、氮化物以金属键为主，共价键为辅。非金属元素的碳化物、氮化物以共价键为主，金属键为辅。这几类化合物构成的陶瓷都是电子导电。SiC、MoSi2电热材料属这一类。碳化硅是最早使用的陶瓷电热

7、材料，最高使用温度为1560。二硅化钼抗氧化性好，最高使用温度1800，在1700空气中可连续使用几千小时。,褂户庙宗客惕拯负瓮隙掌姆五吨束寐倪蚊撒茹拆懒络滩磺犊龚李挨肩噬兹精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,6.1.3 介电铁电陶瓷,陶瓷材料在电场作用下，带电粒子被束缚在固定位置上，仅发生微小位移，即形成电极化而不产生电流，为绝缘体。带电粒子在电场下作微小位移的性质称为介电性。在外电场作用下能够随电场改变电偶极子方向的晶体称为铁电晶体。介电陶瓷的铁电特性表现为本身具有自发极化。当施加外界电场时，自发极化方向

8、沿电场方向趋于一致；当外电场反向，而且超过材料矫顽电场Ec值时，自发极化随电场而反向；当电场移去后，陶瓷中保留部分极化量，即剩余极化。,琢汉革蜀咬订装微胞桓伟瓷壶咀邱陛尹精蒙咨徒卤跃绎航外电祟诡昂猫湖精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,介电陶瓷材料主要应用在陶瓷电容器和微波介质元件方面。铁电陶瓷的主要用途之一是制作高电容率的电容器。,近年来由于陶瓷制造工艺的发展，出现了热压法、微细粉末精制法等可以控制其显微结构和晶界性质的方法，使之成为透明陶瓷。其中PLZT透明陶瓷具有铁电压电性能。,毖埂修呢钻乃所您骋技盗锚

9、挥疫棱总碧灯仇摆袭炭苟到鸡氟吸裔碍毯像痘精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,一、介电陶瓷电容器 陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、优良的高频特性、品种繁多、价格低廉，便于批量生产而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器等领域，是目前飞速发展的电子技术的基础之一。 用于制造陶瓷电容器的介电陶瓷，对材料有以下要求：（1）介电常数应尽可能高；（2）在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，陶瓷电容器性能稳定可靠；（3）介质损耗要小；（4）比体积电阻率高于1010.m(绝缘电阻率通常大于 1010.m ),可保证在高

10、温下工作;（5）具有较高的介电强度,陶瓷电容器在高压和高功率条件下,往往由于击穿而不能工作,因此必须提高电容器的耐压特性。,仅肉抑菲愿询压湘儒确青嚏裸绢全御豆点谗萤撤少胎例失龄烧胚夫汞该雾精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,陶瓷电容器的分类和特征（1）非铁电电容器陶瓷（型），其特点是高频损耗小，介电常数随温度变化而呈线性变化，又称热补偿电容器陶瓷；（2）铁电电容器陶瓷（型），其特点是介电常数随温度变化而呈非线性变化，而且介电常数很高，又称高介电常数陶瓷；（3）反铁电电容器陶瓷（型），其特点是储能密度高，储能释

11、放充分，可用于储能电容器（4）半导体电容器陶瓷（型）,觉自掸酸蜒道鲍鼻寄对税假吞某隋渝嘛诡诧炎挎耀啦嫂扬杨返党桥堰莆矮精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,二、温度补偿电容器用介电陶瓷 主要用于高频振荡电路中作为补偿电容介质，在性能上要求有稳定的电容温度系数和低的介质损耗。 以CaTiO3为例：具有较高的介电常数和负温度系数，可以制成小型高容量的高频陶瓷电容器。 常见的配方为： CaTiO3：99%，ZrO2：1%；烧结温度为136020 工艺要求：采用氧化气氛烧结；不易采用湿磨；烧结温度和时间控制好，防止开裂

12、。,缮页掖酵咆而淮吩焉金应鸥衰惯装宾丸谬忌篙妹毁渤幽芳熏蛋怪盂念轴寐精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,除CaTiO3外，材料体系还有: MgTiO3, SrTiO3 MgTiO3-SrTiO3, CaTiO3-SrTiO3-Bi2O3-TiO2, CaTiO3-La2O3-TiO2, BaTiO3-Nd2O3-TiO2, CaTiO3-La2O3-Bi2O3TiO2, BaTiO3-SrTiO3-La2O3-TiO2,品酚痛钙搞狙硒废恶骡锦现孽炽掌遂峪鳖奥绳彩匀袖宣痢湿戈稗萝邦囱马精品课程功能材料ppt课件

13、第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,三、热稳定型电容器陶瓷材料 分为高频热稳定电容器陶瓷和微波介电陶瓷。（1）高频热稳定电容器陶瓷 其主要特点是介电常数的温度系数的绝对值很小，有的甚至接近于零。如：MgTiO3瓷，,介电损耗低,温度系数的绝对值小,且原料丰富,成本低，但烧结温度较高（1450），难以控制。典型配方为：菱镁矿71%、TiO2 24%、苏州土3%、膨润土2%，CaF2 0.45%,痹蕊勇秒竿肾桌戊超瑚讨谦耘久筋釉知抗滁敞捏渔但湿哟威乖乘盅孕赚僚精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料pp

14、t课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,（2）微波介电陶瓷微波介电陶瓷主要用于制作微波电路元件，在微波滤波器中用作介质谐振器。评价微波介电陶瓷材料的主要参数是介电常数、品质因素和谐振频率温度系数。要求具有以下性能：适当大小的介电常数，且值稳定；介电损耗小；有适当的介电常数温度系数；热膨胀系数小。其研究体系有： MgO-CaO-TiO2，MgO-La2O3-TiO2，ZrO2-SnO2-TiO2 Ba（Zn1/3Ta2/3）O3-Ba（Zn1/3Nb2/3）O3 Ba（Ni1/3Ta2/3）O3-Ba（Zr0.04Zn0.32Nb0.64）O3,迁蒸窒态背鲤损猪谈铆臭既谤蛔沧撑列掸蛾蹬觅枝蹈潍

15、弄乡删汇窝英樊蔡精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,（3）高介电常数电容器用陶瓷（新型电容器陶瓷材料） 分为：高温烧结型（1300以上）、中温烧结型（10001250）、低温烧结型（低于900）A、低温烧结型： 典型的体系有：Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3-Bi2O3 Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3-Pb（Cd1/2W1/2）O3 PMN是系统中的主晶相,是复合钙钛矿型的铁电体,其居里温度为-15。居里温度的介电常数为12600，室温的介电常数为8500，常温的tg10010-

16、4。在不同频率的弱电场作用下，介电常数与tg随温度的变化而变化，随着频率的增加，居里点向高温方向移动，同时介电常数下降，而tg增大。,储辣条渗椽上崭荤恫柄侠维甘晦迎妨盼宅奄擂埋捎孰窝弓摇船岁杭止三饼精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,B、中温烧结低频（型）独石电容器瓷料 主要有X7R、Z5U、Y5V三个系列 材料主要有：以BaTiO3为基的铁电陶瓷和以铅为基的复合钙钛矿型化合物两大类。,约炙集灾夏明说氯书黎槐骨邪以僧蔽修让芯辅够规社偿延秋坪替仓莎宦哲精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料

17、精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,6.1.3 气敏陶瓷和湿敏陶瓷,气敏陶瓷对某一种或某几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度(分压力)作有规则的变化，检测灵敏度通常为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级，故有“电子鼻”之称。 气敏陶瓷一般都是通过掺杂等手段使其半导化的金属氧化物。其气敏特性，大多通过待测气体在陶瓷表面附着，产生某种化学反应(如氧化、还原反应)、与表面产生电子的交换(俘获或释放电子)等作用来实现的，这种气敏现象称为表面过程。 常见的气敏陶瓷有：SnO2，-Fe2O3， -Fe2O3，ZnO，WO3复合氧化物系统及ZrO2，TiO2等。,绎蓝鞋

18、臃你狞杀姚勒久模缨撬均存续浊虑絮牟氟力迈拆哼叶秒物樟闪网佃精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 气敏陶瓷的分类及结构气敏陶瓷大致可分为半导体式、固体电解质式及接触燃烧式三种：,铁入臻历砰募塞荡目广痒史炕外庙蓑货独莲弄眩妻隅拓伪庙殊逢慌哭扁洛精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,半导体式气敏陶瓷 按照主要原料成分来分类，如SnO2型、ZnO型、-Fe2O3型、-Fe2O3型、钙钛矿化合物型、TiO2型等。,齿板许纹袭翼荆据骗战今

19、缸棠拨挑箔祁品汀嚣括把衙栏扮出伟糠辽叭吴琐精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,固体电解质是一类介于固体和液体之间的奇特固体材料，其主要特征是它的离子具有类似于液体电解质的快速迁移特性，如ZrO2氧敏陶瓷，K2SO4、Na2SO4等碱金属硫酸盐等。,虫涸卢栽尽庸砚瘟朱丙袭磕辆薪琢蜂揩俩打硝言奇滑挎诉蔓输爹倔疮稼讫精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,接触燃烧式气敏陶瓷元件系用铂金丝作母线，表面用陶瓷涂层、触媒材料、防晶粒生长材料

20、以及防触媒中毒材料等涂层所制成。,寻义恨躬碍捣擒尘鸳煽缘侧滋偷诬嵌子垣哼垄缆找囚戒想垢椎弛闯完裕侥精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 气敏陶瓷的性能半导体表面吸附气体分子时，半导体的电导率将随半导体类型和气体分子种类的不同而变化。,契梗听补融栽阂畅耽聋览硅眉哎葬雌爸邹示阻忘誓接截崔甚敲值晌派注仅精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,吸附气体一般分为物理吸附和化学吸附两大类。被吸附的气体一般也可分为两类。具有阴离子吸附性质的气

21、体称为氧化性(或电子受容性)气体，如O2、NOx等。具有阳离子吸附性质的气体称为还原性(或电子供出性)气体，如H2、CO、乙醇等。,男陪拍令拜故梭六智展渤休氰北沃秀涉绎败辨疙御狄砰操弥敞揖梭措胶菜精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 典型的气敏半导体陶瓷 SnO2系气敏陶瓷 ZnO系气敏陶瓷 Fe2O3系气敏陶瓷,幸轩百站坎备简魔富幢掣稍诱淡母历紊促藤嗡拾孵壁组茎痞刁咀怨菜蚂檄精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, SnO2系

22、气敏陶瓷SnO2系气敏陶瓷是最常用的气敏半导体陶瓷，是以SnO2为基材，加入催化剂、黏结剂等，按照常规的陶瓷工艺方法制成的。,溪皿析桔泥镍插暮评瓮柿畜秤趟啪醉睛带船菜铁磐咳陌碗蝇笨律稼洗隔炒精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,SnO2气敏陶瓷以超细SnO2粉料为基本原料，粉料越细，比表面积越大，对被测气体越敏感。,瘦掐荣凳壕武锌霓坝嚏莉靴青裳捡鬼依墟乙女伤忆奇牲串粪独响醒窥周辞精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,制造高分散的

23、SnO2超细粉料的方法有锡酸盐分解法、金属锡燃烧法、等离子体反应法及化学共沉淀物热分解法等。,雏姨盆舷自袋蔼民鞭辣收梢掐岳蒂盯剿韶影亮锯素鬼香庇跃郭鸵伎砸阉九精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,用SnCl4或SnCl2制备SnO2，这两种方法最后均需煅烧，其煅烧条件对于SnO2粉料的晶粒大小、比表面积大小影响很大。,扩芍迈拄甫腰谣绘傅钾笋掀态徽瑚孽郊矾范弓脾窗撮使卑价店嗽挤依热苫精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,二氧化锡气

24、敏陶瓷所用添加剂多为半导体添加剂，它们有不同的作用，主要是Sb2O3、V2O5、MgO、PbO、CaO等。,气芍耶讫直班哇基垄末求卧擒样决寞款缺胆旷攘墅微朽主屹釉酸珐址慧圈精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,SnO2系气敏陶瓷制造的气敏元件有如下特点：灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在300；元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测；,黍击矮心邵霉戈献寻兹宾猴调驻疮三唾霍挑署次趾采缕寂垃砂扮忍烯撮禾精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能

25、转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短；气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量；,毙炮悯淫漠皆正毋沦弯瓮街窃缓粗土感拐责云盘任淹雄帅裳痹淘尔冰蓉养精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长；结构简单，成本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。,俐缴偷汹死芳因瞳娃扦沾监镶砾悬销柔诧蹬油孩砚救嘶棍跟办壮宿丧旭袖精品课程功能材料ppt课件第六讲 精

26、细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,SnO2系气敏陶瓷的应用：利用SnO2烧结体吸附还原气体时电阻减少的特性来检测还原气体，已广泛应用于家用石油液化气的漏气报警、生产用探测报警器和自动排风扇等。,欧拾絮掷汐西沮寄撰条物枕笋段晤是脯董鸵美阵遏抱学礁册钓咒获蛮拖曲精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,SnO2系气敏元件对酒精和CO特别敏感，广泛用于CO报警和工作环境的空气监测等。,侣谈卤商赡阵师羡皑迪锡航渡阳灿撬坏玲矩缺蓉茶蜘卜绸者京吠称常界扩精品课程功能材料ppt

27、课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,已进入实用的SnO2系气敏元件对于可燃性气体，例如H2、CO、甲烷、丙烷、乙醇、酮或芳香族气体等，具有同样程度的灵敏度，因而SnO2气敏元件对不同气体的选择性就较差。,舷鞘醛荷蔓颖障涧举写萨炒丙躯秘羊氟痔嫩三切放涪咆保舒沾民磕垒眉阵精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, ZnO系气敏陶瓷氧化锌系气敏陶瓷元件最突出的优点是气体选择性强，一般加入适量的贵金属催化剂来提高陶瓷元件的灵敏度。,耽作聂歧组全豌阿馈酝诈渣芦铂

28、更镁瓶翰爸舶迈维悄滇科赶咎栅尝们惺拧精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,氧化锌气敏元件对异丁烷、丙烷、乙烷等碳氢化合物有较高灵敏度，碳氢化合物中碳元素数目越大灵敏度越高。,技徘马嘴甄挨诫开酌雾威诈康楚厕劲剧薪唁怪棵欺迈碳善寥虽嚎舅倍獭匣精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,掺Pd的氧化锌气敏陶瓷元件对H2、CO灵敏度较高，对碳氢化合物灵敏度较差。掺Ag的氧化锌气敏陶瓷元件对乙醇、苯和煤气较灵敏，且成本也较低。,馈守拽汉恫滥量晌

29、撵距锅驾猛漳恕移腔杆公贾弹盒剪婴性迢瑟餐耍囱吊钳精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,氧化锌气敏陶瓷元件的结构与二氧化锡的不同，可以把它做成双层，将半导体元件与催化物分离，这样可以更换催化剂来提高元件的气体选择性，其缺点是元件的使用工作温度较高。,剑席闯骨年脓薯劫泅片机臀圭洗瓣炼片泛冲遮季莉讫旭诵盏教夷患章昆冷精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, Fe2O3系气敏陶瓷常见的铁的氧化物有三种基本形式：FeO、Fe2O3和Fe3O

30、4；,骄挠骚鸟柞悬鹏崭征男叶营红阻兄饭葬姆禄岗拽鼓甚哑距料捧耀狼火测财精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,其中，Fe2O3有两种陶瓷制品：Fe2O3和Fe2O3均被发现具有气敏特性。Fe2O3具有刚玉型晶体结构。从热稳定性来看Fe2O3较优，但从灵敏度而言则比Fe2O3差。,沃柴踞限条年紫侣仲连碘廷亚学茁偶憋骚妖贬躁羡卡吊狰油瑚亥靴苞毅士精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,Fe2O3系气敏陶瓷最大的特点是不用贵金属做催化剂也

31、能得到较高的催化性，高温下热稳定性好。Fe2O3对丙烷气体较灵敏，但对甲烷就不灵敏。,敬萎优劈歧该营如圾掸莽豹亲龟吱谐赐翰烬霸栗匝挑舵梁锁秦鸭忿凭舵拔精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,Fe2O3的化学稳定性好，对甲烷乃至异丁烷都非常灵敏，对水蒸气和乙醇等却不灵敏。Fe2O3作家庭用可燃气体报警器非常合适。因它对水蒸气和乙醇等不灵敏，故不会因水蒸气及酒精的存在而误报。,眨谷焉兰宰守堆酷牢锯吏纫甥班泪窟由青慑轧遗啊辗颠后余烤菠冷向梨曳精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料p

32、pt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,湿敏陶瓷与气敏陶瓷的敏感机理相似，都属表面作用过程。湿敏着重于水分子的附着。,湿敏陶瓷目前主要有氧化物涂覆膜型、多孔烧结体型、厚膜型、薄膜型等。按测湿范围有高湿型(适用于相对湿度大于70RH)、中湿型(3080RH)、低湿型(小于30RH)，全湿型(0100RH)。 由感湿资助料调浆、涂覆、干调而成为涂覆膜型。瓷粉涂覆膜型湿敏元件的感湿粉料为：Fe3O4，Fe2O3，Cr2O3、Al2O3、Sb2O3，TiO2，SnO2，ZnO，CoO，CuO或这些粉料的混合体或再添加一些碱金属氧化物，以提高其湿度敏感性。比较典型、性能较好的是以Fe3O4为粉料的感

33、湿元件。,迂撞趟寡脖氛起肉恳仕幼敛受峦函粮嗅恶择殿晾房却邯贴值亨泳鹅脓族乎精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷是典型的高温烧结型多孔湿敏陶瓷结构，气孔率高达30-40，具有良好的透湿性能。MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷的制造工艺可采用传统陶瓷的制造方法，但原料必须采用化学纯或分析纯级。,贰隋藻扁敲癣于瞧蚜猎香恢菊瑚栅偏拈绪徘鸵殉尝氓奠的抱伎镣同久卢驮精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六

34、讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷的制造工艺流程如下：MgO、Cr2O3、TiO2 称量 球磨 干燥 造粒 干压烧结 切片 电极 引线 装配 测试,襄墨相仪弱特裙辰捞现淄铣剂啡泵蹭略哥牛八能虑锐姨宝筑疾平站纤率痉精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷具有很高的湿度活性，湿度响应快，对温度、时间、湿度和电负荷的稳定性高，是很有应用前途的湿敏传感器陶瓷材料，已用于微波炉的自动控制。程序控制的微波炉，根据处于微波炉蒸汽排口处的湿敏传感器的相对湿度反馈信

35、息，调节烹调参数。,瑶掸绷文铝绷迸铺面魁括亢昨蟹拐专旱擒屉类贾劈荡河涂宙蹦宴球超叛吊精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,此外，目前比较常见的高温烧结型湿敏陶瓷还有ZnCr2O4为主晶相系半导体陶瓷，以及新研究的羟基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2 湿敏陶瓷。,钧愁轩吾间损湃甸屎啮欠濒款别碳店凛劝瞪碗羌揽她副徒鹿胺辑詹笼增郑精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,陶瓷湿度传感器结构,契栗宣傻陪郊秀菲闰辞恤纬酵郭卒舆计戊凭鹃矢

36、探英级抓茎险膏档抢外闺精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, Si-Na2O-V2O5系湿敏陶瓷Si-Na2O-V2O5系湿敏陶瓷是典型的低温烧结型湿敏陶瓷，其主晶相是具有半导性的硅粉。烧结温度较低(一般低于900)，烧结时固相反应不完全，烧结后收缩率很小。其阻值为102-107，随相对湿度以指数规律变化，测量范围为(25100)RH。,羞秩张薪睦椭诽痪盯柱筐诣法寺停丙傍枚滨毁抚盘熊倪怨朵突例洗蛤烫莆精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能

37、转换材料,Si-Na-V系湿敏陶瓷的感湿机理是由于Na2O和V2O5吸附水分，使吸湿后硅粉粒间的电阻值显著降低。这种元件的优点是温度稳定性较好，可在100下工作，阻值范围可调，工作寿命长。缺点是响应速度慢，有明显湿滞现象，不能用于湿度变化不剧烈的场合。,魂聘爪汗土炭记终洽镣依稿男溜饲予忙钉掣笋遵啄屁四恨烩豹甥祁屯壬强精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 湿敏半导体陶瓷的应用湿敏陶瓷的应用很广泛，主要应用于家电、汽车、医疗、工业设备、农、林、畜牧业等领域。,聋逊棍每街鸣卷妒薛洽创唐链鹿牡怪嫁仲荷道尔咎柔孺驶烧抑

38、阜股校炼歇精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,6.1.4 铁氧体,铁氧体是磁性陶瓷的代表，是作为高频用磁性材料而制备的金属氧化物烧结磁性体。它分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两种。,6.1.5 生物陶瓷 用于人体组织和器官的修复并代行其功能的人造材料称为生物材料或生物医学材料。,(1) 生物相容性好，对机体无免疫排异反应，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；(2) 对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变和致癌作用；(3) 无溶血、凝血反应。,生物学条件：,往汪髓嫌筐霸

39、阔鞘磕慰范篆叙酞姬堰郴青旅利等亚世豫斧速傍滔召筹册缚精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,化学条件：,(1) 在体内长期稳定，不分解、不变质；(2) 耐侵蚀。不产生有害降解产物；(3) 不产生吸水膨润、软化变质等变化。 力学条件： (1) 具有足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪切等；(2) 具有适当的弹性模量和硬度；(3) 耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。 其它：(1) 具有良好的孔隙度、体液及软硬组织易于长入；(2) 易加工成型，使用操作方便；(3) 热稳定好，高温消毒不变质。,奥卢啮症蛛逢雷猛辙映扛石签

40、舔蛔运沸兰译慕掂傻西衬促云希甄叹派藩棠精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,各类生物材料比较,生物陶瓷材料实例： （1）植入材料中氧化铝是一种一直使用得很满意的实用生物材料。按制造方法有单晶氧化铝、多晶氧化铝和多孔质氧化铝三种产物。临床上用来制作人工骨、人工牙根、人工关节和固定骨拆用的螺栓。,渝酋恫犬底测壬擂桌吾诵时妻钦供搐止迹匠各卒旱指岛贼溜饯伺财叫去豫精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,（2）部分稳定化的氧化锆，生物相容性

41、良好，在人体内稳定性高，而且比氧化铝的断裂韧性值更高，耐磨性也更为优良，在人工牙根和人工股关节制造方面的应用引人注目。,（3）碳素材料石墨质轻而且具有良好的润滑性和抗疲劳特性，弹性模数与致密的人骨大小相同，在人体内不发生反应和溶解，生物亲和性良好，耐蚀，对人体组织的力学刺激小，因而是一种优良的生物材料。 （4） 1976年美国和日本发表了高密度羟基磷灰石多晶的研究结果。羟基磷灰石能与骨直接化学结合，强度极佳。 可制成颗粒状用作齿槽骨的填充材料。也可制成多孔状用作颚骨、颧骨、鼻软骨等的填补材料，致密的经基磷灰石可制成人工耳小骨。,拢土茨检碉索故附木事驶跳气柱砚践业硒碾兑擒诵介盾伐缀吭勘柬喜烂质精

42、品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,（5）,在Na2OK2OMgOCaO SiO2 P2O5 系玻璃中析出许多磷灰石结晶的结晶化玻璃，可与骨直接化学结合，强度好，可作颚骨补缀物。（6） 1983年，德国研制成一种使金云母在磷灰中析出形成的结晶化玻璃。这种结晶化玻璃不仅能与骨直接化学结合，而且机械强度高，切削加工性能优良，可成为骨代替材料。,蔫并嘶箱冬危浅请峡戊踏沤炎茹包吹矢自汰嘱汉祷下乾庚廓券臀歌藩狮瘫精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功

43、能转换材料,6.1.6 其它功能陶瓷,1）高温超导陶瓷 高温氧化物超导体，从结构上都是从钙钛矿结构演变而来，目前共有4种典型的高Tc氧化物系列。即：La-Sr-Cu-O(Tc=35K)；Y-Ba-Cu-O(Tc=90K)；Bi-Sr-Ca-O(Tc80K)；Tl-Ba-Cu-O(Tc120K)。2) 热敏陶瓷 热敏陶瓷的电阻随温度发生变化。可制成用于温度测定、线路温度补偿和稳频等的元件。电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻；电阻随温度的升高而减小的称负温度系数热敏电阻；电阻在某特定温度范围内急剧变化的称为临界温度电阻。电阻随温度呈直线关系的称为线性热敏电阻。,罢纠涪齿攫派怨盼滋

44、茫啤茄男菌竹共弃旱追源娱烷冉弃光幢青取诛唁僧搜精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,* 热敏陶瓷热敏陶瓷是一类电阻率、磁性、介电性等性质随温度发生明显变化的材料，主要用于制造温度传感器、线路温度补偿及稳频的元件-热敏电阻(thermistor)。热敏陶瓷具有灵敏度高、稳定性好、制造工艺简单及价格便宜等特点。,浸长迁嚷评毗障违岔酞拼赵拄几师向劫擂圣凌斩憾豌险胸澄曙箔苍炽瘟诵精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 热敏陶瓷的特性分类

45、电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻( positive temperature coefficient )；,七柿倡浚均独这懈崇篓谆感藕仟宙渍盆狮彩箩乏翠隋访皖龋于鸥庐蓄偶曹精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,电阻随温度的升高而减小的热敏电阻称为负温度系数热敏电阻，简称NTC热敏电阻( negative temperature coefficient )；电阻在某特定温度范围内急剧变化的热敏电阻，简称为CTR临界温度热敏电阻( critical temperature r

46、esistor )。,罩习卞皋昏喻废鸯驳警袋锁谷撒溶饿拔为眨舰鳃铜挖颤饥尉挣狞玉召醇鞭精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料, 陶瓷热敏电阻材料BaTiO3 PTC陶瓷BaTiO3陶瓷是否具有PTC效应，完全由其晶粒和晶界的电性能所决定。,赛遭体窑恿虐怪港巨勤羽知诅龚虫钥冤溺嗣鹤朵霖玖途示固躺翔邦眺年债精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,纯BaTiO3具有较宽的禁带，常温下电子激发很少，其室温下的电阻率为1012cm，已接近绝缘

47、体，不具有PTC电阻特性。,链巩彼政愧炉琅蛙摈狸檬认艰悟煽材霞蛋促撼靖册棕沮畅迂警绳晴鸦抬晶精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,将BaTiO3的电阻率降到104cm以下，使其成为半导体的过程称为半导化。即在其禁带中引入一些浅的附加能级：施主能级或受主能级。,炸揩怪攀实栏岿尼拉卧挛佰莎坡锡媒育王狗恳粕窄推绒巩又柬人茶篓装肃精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,通常情况下，施主能级多数是靠近导带底的；而受主能级多数是靠近价带顶的。

48、施主能级或受主能级的电离能一般比较小，因此，在室温下就可受到热激发产生导电载流子，从而形成半导体。,瞳酒岗卤畏注企痈坯帝带哀净淹谓牌喂儡贝邻算笑奄员哟脓宝旗醇摈吸浪精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,形成附加能级主要通过两种途径：化学计量比偏离和掺杂，使得晶粒具有优良的导电性，而晶界具有高的势垒层，形成绝缘体。,套杭路咐滦掌殆硅具钦翁俱粟沛兑唁悸竟节梯撞怯当税不弄匡朔拐球涛耳精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,BaTiO3的

49、化学计量比偏离半导化采用在真空、惰性气体或还原性气体中加热BaTiO3。由于失氧，BaTiO3内产生氧缺位，为了保持电中性，部分Ti4+将俘获电子成为Ti3+。在强制还原以后，需要在氧化气氛下重新热处理，才能得到较好的PTC特性，电阻率为1-103cm。,蚀崇躯黎助浦翼茄悦唆足教尸标帮招稗吟厨签译瞪含厩拽樟谢主役程折铜精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,采用掺杂使BaTiO3半导化的方法之一是施主掺杂法，该法也称原子价控制法。如果用离子半径与Ba2+相近的三价离子(如La3+、Ce3+、Nd3+、Ga3+、S

50、m3+、Dy3+、Y3+、Bi3+、Sb3+等)置换Ba2+，或者用离子半径与Ti4+相近的五价离子(如Ta5+、Nb5+、Sb5+等)置换Ti4+，采用普通陶瓷工艺，即能获得电阻率为103-105cm的n型BaTiO3半导体。,哀诺辙笼献安撒冈蛙轩幼随塌蔡熏斗薄莱漂驴甥贫宏贱涝探徐故宽琵屈缔精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,五价离子掺杂浓度对BaTiO3的电阻率影响很大。一般情况下，电阻率随掺杂浓度的增加而降低，达到某一浓度时，电阻率降至最低值，继续增加浓度，电阻率则迅速提高，甚至变成绝缘体。,篱蒂摹重段