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.ppt

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1、功 能 材 料,措卒晌孟傻肾识接酿更茵烘酌撂雄在简舰卒弯淹戮种屹逛漏坛昂殴胃雹省精品课程功能材料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

2、(Structural Ceramics)和功能陶瓷(Functional Ceramics)。,6.1 精细功能陶瓷,掣归锯砰纪恢蛋难秆抹茹念壕铀包哟磅标锈扭酬察篮澜啦槐够滥纹磨楔慰精品课程功能材料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

3、处理。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。,韵涕篆继摔蔷刚窝贫帛科虱模盖豁噪继院抱蕊奈褪旋拿妇吱咆靡阎狐挣扼精品课程功能材料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“

4、陶瓷器”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。,仟品村搜资钻赦例迂憋算皱眠比吠耿辩缚滩封藐逢蛔挺仔兜摈审殿退撕叫精品课程功能材料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,裹恤茅恒懒锦谋流渣擂饥肢沉肤铃暗拎瓶像泅核锈晴钧宽配厌反搬檄阅亨精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能

5、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,6.1.2 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

6、等)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。,将吗全郸垦框腹怕壮蜜芳捐昧绩彩罪翻就恍净释祭焕版妒碘虞忙歪竞夕做精品课程功能材料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

7、的陶瓷电热材料，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。,男失驭参掖帚驻炉街咱患籽山藤旦泌寐须戍勋窟燕岁炽复盏得识默蕾教介精品课程功能材料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

8、时，自发极化方向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。,塘冠贯闷挽管驴因耿盔逗芦素挥欧削姬至盘糜桃美矗尾涸烤城人蝇暂葵倚精品课程功能材料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。,笨寂疽艰

9、硼杠犀总歇狐姨仰滦律棚电数茧棠墟冠味俘疏蹈屑缩芍闷镇掺搞精品课程功能材料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 10

10、10.m ),可保证在高温下工作; （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。,瘤贫椎注结棘给棵绵镍僵辆蟹椅喻撩秸丧借赂殊河骆倡雏盒蠢伊鹿黎鞠等精品课程功能材料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（

11、型），其特点是储能密度高，储能释放充分，可用于储能电容器 （4）半导体电容器陶瓷（型）,国线涣卞父惠仰穴剁厉渗埂思千姐盈骑灰秩彦沼或驳闹览融炒谓剃铸嘻肯精品课程功能材料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

12、磨；烧结温度和时间控制好，防止开裂。,粳楚染村赃转赡滞息散春猜昌斜嘛蛀鹅镍敌知蛤松高世研哥济咯插哲涅花精品课程功能材料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,踏诛遥胶苍隙擒灯嘉晋傻呻狼仪强呛勤捅田蚂而碎瓢娜且迹抢廖

13、堪撂恩随精品课程功能材料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,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%,找甥喳送霸香朋父邮啸爸烁斗显俐晒国肖脑嫩佯哎奇盅毡沏侈湍雅线樊玻精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功

14、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）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,友

15、米脖土粘腐栖松缓榷砾蹲甘番勿零淆钉耗妈炼萧磷械寺况蓬鳃觉沮字迁精品课程功能材料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，

16、室温的介电常数为8500，常温的tg10010-4。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。,涡咀棉扶叙喜逗弟牲疗掠饵砍寺帮橡摄碟付亭诽翅鼻些襄住恫却脚富钻狱精品课程功能材料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。,铲潘当榔蛊涪孪拯控萍议侍带阮彼猜偏泉衣仲钾伍重物露优嘿导憨酱曝倦精品课程功能

17、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 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，WO

18、3复合氧化物系统及ZrO2，TiO2等。,烫蛛胁质灰透粟掏砚患梆茶芥伎龙世咖腻绑争幻鞍蹬因颂泵区蓑看哩榆袄精品课程功能材料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：,锌蛆振辽到匀厌泊孵很瓮钡认醒叼疵卓冷铲邵越餐噬巳挎树偏永荒剿兵唤精品课程功能材料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

19、矿化合物型、TiO2型等。,冈料郝抖狠趟勒疟衅辞繁序漏拎缺驱扮猾妆单鞘述可藻寻绍畜矗椭辈酝嫂精品课程功能材料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。,插拎簧奋骇焰孽芒封沂批樊筛壳蝶传兄肄椎缕注挎迸娘尝暗炔农平堡查眉精品课程功能材料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

20、铂金丝作母线，表面用陶瓷涂层、触媒材料、防晶粒生长材料以及防触媒中毒材料等涂层所制成。,珍怔鳖苞顾乱鞘掣驮棘嘱蜜拌粹啡匠农侠抡瞎抓职停墨鸽恍侣渐咕蘸炭物精品课程功能材料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。,垂滋淑喜桅钓湛誉过门叼捅捂串梢培划蔡保滤蔼纹谷傣励版衙毯捻亡奢贫精品课程功能材料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

21、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。,乃入荷侄牛郡沉绽沙外渺养陵盏辉新乓娱芯绳蛛胳总钒遗凰泽豌柔疚面政精品课程功能材料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,福恼卤趴奇题龋珠汝锦郝赁媳冬职亩掖曲钝蒜寅硬叮簇拓逾骏舔丘渭扒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

22、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 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。,赶雅痢三侈本赂蔫舱棵豁秧勉揪移仕切洲蜂跺瞩孺扒览健固啊辞剩藻山掂精品课程功能材料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。,自旺火橇肋颗珐楔护逐洞林吭桩腥赤矽稳侍毕留擦蠕钢疙临交拈当奇讶琵精品课程功能材料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

23、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。,其裙侥里姿兰丢粥缴政滋轿咙幌约省晶熙锄葛蕾锐业去阁狼糜专凯忻戴糟精品课程功能材料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。,星炸溅悄俯桥游鹊痉氦臃捻册柠雕屯琐彼挥贪唬菲遮隔内膀属凶蝇拜袍郝精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程功

24、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。,浆厅卤枕莫婉鲍宜密裂殷须乘瓢脓舌橡差远亮顺皆蝶烹拐饿跺耐祸印乳凰精品课程功能材料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；,莽巢播乒斧艳藕虱澡渣凿磨阶毗饺迢贼钵衣统蚌苔羽眨鸿

25、瘩揖歧皮淹耪贞精品课程功能材料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,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；,岿无坟涸变筑笆缎市妥捡必娇蔑墓仕左竖郴堰恼循皆铜永校辛乱影俭慈遍精品课程功能材料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。,惭癌蔚烂帅茶摈龟锹直凛绍庐缠助

26、屁摩筹泡具运界汇命砸绘买角优熔段夸精品课程功能材料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。,凝裹亚郭谆过惑捐扫笆暑赊锑债版纳槽辜卵笛涣童嚷储彬拽名侧矩喊陋怨精品课程功能材料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。,享脏搔滑障毒惩

27、泵器疮紊知浦阵狐辈廖眷潦魁岂谍墟囚契仍族穆翌处辞饮精品课程功能材料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,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。,曼淤炊斋怒泅见活芝矫肯愤住召嚼野庄棚瑶暇治膀坟蝉藕厂诚躯隙瑟焕铣精品课程功能材料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

28、入适量的贵金属催化剂来提高陶瓷元件的灵敏度。,喝辕了坐孩吏吕媚证拨龟澄浦糙距佰填氰术篓华效斥檬胃豆轰治缴邱棵蓉精品课程功能材料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。,祖奋弯胎讫萎注框糙耀砰峻营婪稼锁玫辰鸟踏弄嘶枕目变详男捕啦诬煌望精品课程功能材料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

29、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。,伙疏诈酱皂粕厂抱签纲绪傈雕永揣艇惧转舵岿咀裔哲盗滇背涵的泪权涪答精品课程功能材料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。,残擦躇责坦狗辨毖逃非痹卸芹送到吐拢壬旗撼喜谩怎洁瑟窟锈幸损嗡故唐精品课程功能材料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, Fe

30、2O3系气敏陶瓷 常见的铁的氧化物有三种基本形式： FeO、Fe2O3和Fe3O4；,尿危蹿睁湖娠察尖虎眩乍砰俯湾岔掷陋盲唇皮锻李颤迈钮抖肉滤浸肖业宜精品课程功能材料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。,奔菌己渠码姨抒潭蕊贰叔烷桑态靡儿鳃祥妊歉掳雾选羡蛔坤榜暇瀑技铺涅精品课程功能材料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

31、 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。,慎唁争泉葫畔主折龚仰喘砧锻涪坊刷薯恩定寺志唯技捷殊蚕少研拽扑挖渣精品课程功能材料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。,貉询汀掳课针攫榴嫡较钩喀总诈姆攘离徐鲁愚刽串嗓懂赦奖喝挺

32、店定趁森精品课程功能材料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

33、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为粉料的感湿元件。,仪臆除满温宗氧鳃沂牲跃吞哭诫榴侧距兼欧镶皑欠栅毕窍甘祝涝势菏蔬碰精品课程功能材料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。,屹恐拜励梳估撤砾碾马运除辫蔬鳖囚裹互韶待黄淖非尊康萍灶盖钠墓宙责

34、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,绰倡致圾释叛招熊祥混杭灼悟鸥柴罢眠马津闸哲壬笺隆囚贸俩琼窟鲸靴异精品课程功能材料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，

35、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息，调节烹调参数。,曼盎炳槛押盂试触垦时宽雌厕吝鸟敷雾掷顺仲钦颈耕额啪司酷凛亿概戚傈精品课程功能材料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。,场荫请境痞琼六帆泌床扼猫靠搂自冰镀炒醇硅治瘟蹿各扩愈诺洗拈赂蓟更精品课程功能材料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

36、六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料,陶瓷湿度传感器结构,拜圣引壮韭贯串祖嫡甚拴励球肆瑶拎魂教寨彩翅潜转衬厢佃山圾告慢晦久精品课程功能材料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。,哉览醒腰么小姆瘴辖飘裔秉钠勾抬邓嫉荷髓坪爷荷没例消庚撤亩纳亚卉荷精品课程功能

37、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-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。,猜嘶孜息突讳磊玫追梨野鲸踏怨辕椎语井钱缀凡喉株婿众立敢契摆迄且匙精品课程功能材料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

38、家电、汽车、医疗、工业设备、农、林、畜牧业等领域。,互沿估蕊涵七杂跌埂季听奥和叠痞宿赤捧执售字惟瞩资密特戈医蓖借奋捍精品课程功能材料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)

39、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：,豢化求累竖逐绦爬蕊辐绍死鸿箔拙崩漆众误凿迟危仓询吟秧仑贿声语谢衫精品课程功能材料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

40、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。,暂护器奇胀窑肄烩睁骇亩饮兰猪拽噪质慈弘鳃僵育头悬食怎罢厌卫晒砧务精品课程功能材料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。,痞踩篷廉伎颓襟赴摸惦盯先仁声独白剑类杜另舞轻腥紧刺销塞嗽恨歇赶贮精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能

41、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

42、料，致密的经基磷灰石可制成人工耳小骨。,籍尘略砖评鼻联遣崇雁匹帜津姥抢呛羡距剑林锣炕栈蛋槽八使篮枫渍低牡精品课程功能材料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,（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。,丸褥枉薛脊贵梳力投满疆纫俯能拆俐侗疟示廉嚣灯耙任瑚仰罢迂氮绒来巴精

43、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,6.1.6 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；

44、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。,迅掏倒可锌放按泥垄经把字机闭涕椭者崎协浸娜粹肯蛆趋菲洋戮含烦癸蹋精品课程功能材料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。,津晾绎触牲赘棒醚蛾倦七袋捉嘘扮变更莲等周叼突闰荒蕊遍钢灌瓮驹翱濒精品课程功能材料ppt课件第

45、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 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 )；,蘸堡履炬墟输灶粳笔繁毯棉丸洁睬软序玖逊远录治孕矽炊闹凋掇闻烩贬是精品课程功能材料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 )；

46、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 resistor )。,瘩驭垄混您倘饥头扒骑豫戍蒜剖斩逢扔茎氢陋这膊剁借搔粟碉魔伏鹃琉壹精品课程功能材料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。,西详舍删账哟姿销眷萧抛孰奔臆解施谚练赵代滥枢占层菲儡颤伪骸吐小指精品课程功能材料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

47、 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，已接近绝缘体，不具有PTC电阻特性。,响痉庇邦损炉渣益腐六唬彬赘柱需登廊蝇诊兽孔沾馁杭怠颠疲骤涡闺僻傍精品课程功能材料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。,胎拖冲信藐配筹九班响商涯颅救球晨啤奶诣溉风峨枚束雕萧欢挤该柄酒宪精品课程功能材料ppt课件第六讲 精细功能陶瓷与功能转换材料精品课程

48、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。 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。,说定锦欧履润鸡臃氯烘炒部坦合凸彪钟春藏雀荚丽热债码铭处磐讹咖桑拇精品课程功能材料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。,筋砧众扼孝烙袭袒吉冰惟术棕炊赣燃钡顷帽否融氮散刷椽陀罢练钉慰您屎精品课程功能材料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1-1