ZnO纳米粉对压敏陶瓷材料显微结构和电学特性的影响
ZnO压敏陶瓷的研究进展概要
ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要：ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种，它是以ZnO为主原料，通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。
本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手，对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨，并针对某些共性问题提出自己的一些看法。
关键词：ZnO压敏陶瓷；掺杂；制备；发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO主为体，添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。
氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能
氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷，就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。
功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性，在相应的工程和技术中起到了关键的作用。
这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。
2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种，它是指一定温度下，某一特定电压范围内，具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。
目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。
其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。
由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，压敏电阻α值（非线性指数）高( α>60，比SiC压敏电阻器10倍以上)，有可调整C值和较高的通流容量，因此得到广泛的应用。
在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。
3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。
在配方中常含有Bi 元素，其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO；此外，瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外，大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。
主晶相ZnO 是n型半导体，体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。
因此，外加电压几乎都集中在晶界层上，其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。
一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米，晶界层厚度为0．02～0．2 ；也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处，晶界相不连续，在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层，其性质对非线性特性起重要作用。
高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告
高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告1. 研究背景随着现代电子技术的发展，压敏材料在电子元器件中的应用越来越广泛。
因此，对压敏材料的研究和制备变得越来越重要。
高电位梯度ZnO压敏陶瓷作为一种性能优异的压敏材料，具有灵敏度高、稳定性好、可靠性高等优点，同时也能够适应不同的使用环境。
因此，对高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能、机理等方面开展研究具有重要意义。
2. 研究目的和意义本研究旨在深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理，并寻求制备高性能高电位梯度ZnO压敏陶瓷的方法。
通过对高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行理论分析和实验研究，将有助于提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺，探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能和机理，同时也为相关领域的学术研究提供新的思路和方法。
3. 研究内容和方案(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备方案：选择适合的制备方法，对材料制备条件进行控制，确保材料的高纯度、均匀性和致密度。
(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试方案：对制备好的高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行性能测试，包括电学性能、力学性能等方面的测试。
(3) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷机理分析方案：通过分析材料的晶体结构、成分分析、界面结构等方面的数据，深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理。
4. 研究进度安排预计本研究将于一年内完成。
第1-2个月：文献调研和理论研究。
第3-6个月：高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备和实验研究。
第7-8个月：高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试。
第9-10个月：机理分析和数据处理。
第11-12个月：研究结果分析、结论撰写和论文写作。
5. 预期成果(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺及性能测试数据。
(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理分析。
(3) 发表本研究相关的学术论文。
(4) 提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺，推动相关领域的研究发展。
ZnO压敏陶瓷的研究进展
ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要：ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种，它是以ZnO为主原料，通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。
本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手，对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨，并针对某些共性问题提出自己的一些看法。
关键词：ZnO压敏陶瓷；掺杂；制备；发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO主为体，添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究近年来，纳米材料的研究引起了广泛的关注，其中氧化锌（ZnO）纳米结构因其独特的光学性质和广泛的器件应用潜力而备受研究者的关注。
本文将深入探讨ZnO纳米结构的光学性质，包括其光吸收、光发射和光散射等方面，同时讨论其在光电器件中的应用前景。
首先，我们将着重研究ZnO纳米结构的光吸收特性。
由于ZnO纳米材料具有较大的比表面积和量子尺寸效应，使得其对光的吸收率增强。
实验研究表明，在紫外光区域（约370 nm以下），ZnO纳米结构的吸收显著增强，这归因于其能带结构的尺寸量子限制效应。
此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面修饰等手段，还可以实现对光吸收特性的调控，从而提高光电转换效率。
其次，我们将探讨ZnO纳米结构的光发射特性。
ZnO纳米结构表现出独特的发光行为，包括紫外发光和可见光发光，并且在可见光区域表现出强烈的绿色光发射。
这种特殊的光发射行为主要源于ZnO纳米结构的局域化态缺陷和表面态缺陷。
实验研究发现，通过调控纳米结构的形状、尺寸和缺陷控制等方式，可以有效地改变其发光行为，为光电器件的设计和制备提供了新的思路。
此外，我们将介绍ZnO纳米结构在光散射方面的应用研究。
由于其高度结构化和可控性，ZnO纳米结构具有出色的光散射性能，可广泛应用于太阳能电池、光电传感器和光学波导等器件中。
特别是在太阳能电池领域，将ZnO纳米结构应用于光散射层可以显著提高光电转换效率。
此外，通过设计多层结构和优化形状等手段，还可以进一步提高其光散射性能，为光学器件的发展提供了新的途径。
最后，我们将展望ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和深入研究，ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景逐渐展现。
例如，利用ZnO纳米结构可实现高效的太阳能电池、高灵敏的光电传感器和高性能的发光二极管等器件。
此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面改性等手段，还可以进一步提高其器件性能和稳定性。
低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
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低温烧结 ZnO－玻璃系压敏陶瓷的研究
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雷
鸣，成鹏飞，李盛涛
(西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西 西安 710049) 摘 要： 研究了不同硼硅玻璃配方及相关工艺对低温
烧结（1000℃和 1050℃下烧结）ZnO 玻璃系压敏陶 瓷致密化过程和电气性能的影响。发现含较多 PbO 和少量 ZnO 的 G1 玻璃具有较合适的软化点温度和较 好的晶粒润湿性，对应试样的电气性能最好；坯体初 始密度、保温时间、降温速率和烧结气氛都显著影响 着试样的烧结性能和电气性能。 关键词：ZnO 压敏陶瓷；硼硅玻璃；致密化；电气性能 中图分类号：TM28 文章编号：1001-9731（2004）增刊 文献标识码：A
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雷 鸣 等：低温烧结 ZnO－玻璃系压敏陶瓷的研究
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晶粒润湿性差，使得试样 S2.1 晶粒尺寸最小，平均 击穿场强 EB 最大。然而，烧结过程中硼硅玻璃会在 晶界处重结晶，产生 5ZnO·2B2O3 和 2ZnO·SiO2 晶界 相[6,10]。因此，G2 玻璃可能会产生更多的 2ZnO·SiO2 相，使玻璃结晶度上升，从而引起晶界势垒高度 φB 和非线性指数 α 上升[10]；这样就解释了尽管 G2 玻璃 润湿性不如 G1， 但 S2.1 的非线性并不明显差于 S1.1。 综上可见，G1 玻璃具有较为合适的软化点温度，因 此对应试样的晶粒较均匀，电性能较好。 表3 玻璃配方对试样电性能的影响 图 3 试样初始密度对最小气孔率的影响 Fig 3 Influence of green density on the minimal porosity 我们将初始密度为 3.18 g/cm3 的试样的致密化过 程延长至 1150℃，发现气孔率甚至上升至 15%以上。 这表明：当坯体的气孔率到达最小值时，瓷体内大部 分气孔都已成为闭气孔，此时若继续升高温度，瓷体 中低熔点物质挥发后将无法顺利排出， 导致瓷体内部 气孔率显著上升。 3.3 保温时间的影响 以试样 S1.6 为例， 在 1000℃时其烧成密度随保 温时间的变化如图 4。 Table 3 Influence of glass compositions on the samples’ performance
纳米粉与添加剂如何影响压电陶瓷材料性能？
20世纪末世界各国的材料学家开始探索新的铁电材料，首次将纳米概念引入压电材料的研究，使压电材料这一功能性材料的研究与发展面临着一个重大的突破，体现在材料性能上的变化，则是机械性能，压电性能，介电性能得到了明显的改善，这无疑会对换能器性能的提高，产生积极的影响。
目前功能性压电材料中采用纳米概念的主要做法是针对提高压电材料的某些性能，（在压电材料中添加不同的纳米颗粒而形成纳米复相）和（用压电纳米粉料或纳米晶体与聚合物通过特殊手段制成复合材料）2种方法。
例如清化大学材料系为提高铁电陶瓷材料的饱和极化强度与剩余极化强度，添加Ag纳米颗粒制备成“金属纳米颗粒/铁电陶瓷基的纳米复相铁电陶瓷”；国外Hwang J.H等制成了AL2O3/PZT,ZrO2/PZT等纳米复相铁电陶瓷减小原铁电材料的k31和增加断裂韧性；西安交通大学将纳米压电材料与聚合物一起复合而得到纳米压电复合材料。
本次我们是要研究将纳米压电粉末和纳米有机添加剂复合而制备成压电陶瓷，进而研究其压电性能和介电性能的变化。
实验采用西安交大的高性能球磨机，将预烧好的PZT-5型压电粉料制备成粒径为100nm的压电粉料（其透射电镜形貌和粒度分布见图1和图2).再用外购的粒径小于100nm的添加剂（其透射电镜形貌见图3），按照一定比例与PZT-5型纳米压电粉料进行均匀混乱合，分别尝试了3种成型，烧结方法。
所制备的陶瓷材料的压电和介电性能如d33,d31值由声学研究所自行研制的准静态d33/d31测量仪测量，相对介电常数ε^t33/ε0机械品质因数Qm,频率等由惠普(HP)4192A阻抗分析仪测量，计算。
1. 用固相法工艺制备压电陶瓷从所周知，随着粉料的细化，压电陶瓷的烧结温度会降低，而压电常数d33会随之增加。
从表1的性能对比来看，NM40样品的压电性能比NM20的要高一些，而相对介电常数ε^T/ε0下降得更多，可以根据换能器的具体使用要求而有所选择。
一般采用常规方法制备的PZT-5型压电粉料细粒度为500-3000 nm, 烧结温度在1260℃左右，样品的压电应变常数d33值在480pC/N以下，d31值约为-200pC/N, g33值为25-30(mV.m)/N; 而采用100 nm的纳米粉末和纳米有机添加剂制备的压电陶瓷材料，烧结温度则比原PZT-5型压电材料的烧结温度能降低约40℃, 压电常数d33值能提高到520-580pC/N左右，d31值仅为-26.5--43pC/N.相对介电常数ε^T/ε0降低以及压电应变常数d33值的提高，使压电电压常数g33值比原PZT-5型材料的g33值(g33=d33/(ε^T/ε0))提高了2-2.5倍，同时等静压常数dh值（dh=d33+2d31）与gb值（gh=dh/(ε^T/ε0))的提高更为明显，为PZT-5型压电材料的5-10倍，从而使压电水声换能器材料的优值因数gh*dh的提高会更大，这些性能指标对于换能器灵敏度的提高是很重要的。
ZnO纳米线的电子结构调控及磁性的开题报告
ZnO纳米线的电子结构调控及磁性的开题报告一、研究背景纳米材料是近年来研究的热点之一。
纳米材料在表面积、光学、磁学等方面具有明显的差别与不同的性质。
其中，纳米结构的氧化锌（ZnO）材料是一种重要的半导体材料。
它在净化空气、绿色照明、生物传感、紫外线照射等方面有广泛的应用。
纳米材料的性能往往不同于传统的材料，因此纳米结构的氧化锌材料的磁性、电学性质等需要进一步了解和研究。
同时，通过控制纳米结构的生长方式和条件，可以实现对其电子结构的调控，从而进一步优化其性能。
二、研究目的本研究旨在通过制备氧化锌纳米线，并利用不同的物理和化学方法对其进行表征，探索ZnO纳米线的磁性与电子结构。
通过了解其电子结构特征，进一步探索ZnO纳米线性质的调控方式，为其在应用中的优化提供基础理论支持。
三、研究内容和方法1. 制备氧化锌纳米线。
本研究将利用化学气相沉积和溶胶热法两种方法制备氧化锌纳米线。
在制备过程中，将同时调整生长条件和材料的化学性质，实现对ZnO纳米线的优化生长。
2. 表征ZnO纳米线的电子结构。
利用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等方法，分别从外部形貌、晶体结构、拉曼光谱和电子结构等方面对氧化锌纳米线进行表征。
3. 研究ZnO纳米线的磁性。
针对制备的氧化锌纳米线，通过超导量子干涉磁强计等手段，对其在弱磁场下的磁性进行研究。
四、研究意义和预期结果本研究将实现对氧化锌纳米线的磁性与电子结构的探究。
通过控制生长条件和材料的化学性质等方面的调控，进一步优化氧化锌纳米线的性能，为其在薄膜显示器、光双稳定激光器、太阳能电池等领域的应用提供基础理论支持。
同时，本研究将为纳米材料的研究提供一定的参考价值。