第五章敏感陶瓷随着科学技术的发展,在工业生产领域、科学研究.
敏感陶瓷的原理和应用
敏感陶瓷的原理和应用1. 引言敏感陶瓷是一种特殊材料，具有优异的敏感性和稳定性，广泛应用于传感器、催化剂和陶瓷复合材料等领域。
本文将介绍敏感陶瓷的原理和应用。
2. 敏感陶瓷的原理敏感陶瓷是一种基于电化学、光学、磁学或压电等原理敏感性的陶瓷材料。
2.1 电化学敏感陶瓷电化学敏感陶瓷是指在电场、电流或电位的作用下，其电阻、介电常数或电容等物理性质发生变化。
这种陶瓷常用于电池、电容器和传感器等设备中。
2.2 光学敏感陶瓷光学敏感陶瓷是指在光照射下，其折射率、发射率或吸收率等光学性质发生变化。
光学敏感陶瓷常用于光学器件、激光器和光纤通信系统等领域。
2.3 磁学敏感陶瓷磁学敏感陶瓷是指在磁场的作用下，其磁感应强度、磁化强度或磁滞回线等磁学性质发生变化。
磁学敏感陶瓷广泛应用于电动机、传感器和磁存储器等设备中。
2.4 压电敏感陶瓷压电敏感陶瓷是指在外力作用下，其尺寸、形状或体积发生变化。
压电敏感陶瓷常用于声波传感器、压力传感器和声纳系统等领域。
3. 敏感陶瓷的应用3.1 传感器敏感陶瓷的敏感性和稳定性使其成为理想的传感器材料。
基于电化学、光学、磁学和压电原理的敏感陶瓷被广泛应用于压力传感、温度测量、气体检测等传感器领域。
这些传感器在工业、医疗和环境监测等领域中起着重要的作用。
3.2 催化剂敏感陶瓷的催化性能使其在化学反应中发挥重要作用。
通过控制敏感陶瓷的成分和结构，可以实现高效的化学催化作用，促进反应速率、提高产物选择性。
因此，敏感陶瓷在化学工业中被广泛应用于催化剂领域。
3.3 陶瓷复合材料敏感陶瓷常与其他材料组合形成陶瓷复合材料，以提高材料的性能。
利用敏感陶瓷的特殊性质，可以改善陶瓷复合材料的力学性能、热性能、电性能等。
这些陶瓷复合材料广泛应用于航空、航天和能源等领域。
4. 总结敏感陶瓷通过利用电化学、光学、磁学和压电等原理敏感性的特点，成为传感器、催化剂和陶瓷复合材料等领域的重要材料。
敏感陶瓷的应用使得这些领域的技术得到了加速发展，并为我们的生活带来了很多便利。
精细陶瓷研究报告
精细陶瓷研究报告（1）概述。
精细陶瓷是一种高科技陶瓷，具有高硬度、高韧性、高耐磨性、高耐腐蚀性等特点，被广泛应用于机械工程、电子工程、化学工程、航空航天和医疗器械等领域。
本报告主要介绍精细陶瓷的基本特性、应用领域、材料制备等方面。
（2）基本特性。
精细陶瓷具有以下基本特性：1.高硬度：精细陶瓷的硬度接近于钻石，是金属材料的几倍，能够有效抵御磨损和刮削。
2.高耐磨性：精细陶瓷的表面光滑，且硬度高，具有良好的耐磨性能，适用于制造高速旋转部件。
3.高韧性：精细陶瓷结构致密而均匀，具有较高的韧性，不易断裂和开裂。
4.高温稳定性：精细陶瓷在高温环境下仍能保持稳定的性能，适用于高温工作环境。
5.高耐腐蚀性：精细陶瓷具有耐酸碱腐蚀的能力，可应用于化工领域。
（3）应用领域。
精细陶瓷在以下领域得到广泛应用：1.机械工程：精细陶瓷被用于制造磨损件、轴承、气体涡轮机叶片等高速运动部件。
2.电子工程：精细陶瓷可以用于制造电容器、电感器、半导体器件等电子元器件。
3.化学工程：精细陶瓷具有耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于质量细分、流量测量、蒸气分离和催化反应等化学工程领域。
4.航空航天：精细陶瓷被用于制造高温热防护材料、发动机叶片、航天器部件等。
5.医疗器械：精细陶瓷可以制作医疗器械，如人工骨、瓷牙、假肢等。
（4）材料制备。
精细陶瓷的制备方法因其种类不同而异，一般包括以下步骤：1.选择材料：根据不同的应用领域选择不同的原材料，如氧化铝、碳化硅、氧化锆等。
2.混合原材料：将原材料按一定的比例混合，并加入必要的添加剂，如助烧剂和结合剂。
3.成型：利用成型技术将混合物成型为固体坯体，如挤压成型、注塑成型、压制成型等。
4.烧结：在高温下对坯体进行烧结，使其变得致密。
烧结温度、时间和大气环境等因素要根据不同材料进行调整。
5.精加工：对烧结坯进行精车、研磨、抛光等加工工艺，使其表面光滑、平整，并满足精度要求。
（5）总结。
精细陶瓷是一种高性能、高附加值的特种材料，具有广泛的应用前景。
先进陶瓷材料的研发及应用
先进陶瓷材料的研发及应用先进陶瓷展2020年1月19日No.1先进陶瓷材料产业的背景需求及战略意义随着现代科学技术的高速发展，迫切要求研制与发展具有特殊性能的新一代陶瓷材料。
这是因为由离子键和共价键结合的先进陶瓷材料，具有金属和高分子材料不具备的高模量、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗侵蚀、良好的生物相容性以及优异的电学、光学、磁电、压电、热电等特性，从而在航天航空，国防军工，机械化工、生物医疗、信息电子、核电与新能源等领域得到越来越多的应用，已成为国家某些重大工程和尖端技术中不可或缺的关键材料，因此具有重要的科学价值和国家战略意义。
近二十年来，在国家重大工程和尖端技术中对陶瓷材料及其制备技术也提出了更高的要求和挑战；例如航天工业火箭发射中液氢液氧涡轮泵用的氮化硅陶瓷轴承在低温极端条件下无滑状态下高速运转，要求陶瓷抽承强度高、初性好、耐磨损、表面加工精度高；激光武器需使用大尺寸大功率Nd－YAG激光透明陶瓷，导弹天线罩需使用高透波高强度陶瓷材料；核电站主泵用的大尺寸陶瓷密封环需要长寿命高可靠性，特别是地球卫星拍摄地面目标的对地监测使用的碳化硅陶瓷反射镜，除了高弹性模量、低热膨胀系数和轻量化，要求高精度超镜面和大尺寸（直径1米至几米），这对大尺寸结构陶瓷材料的成型技术、烧结技术、加工技术都是一个挑战；又如在微电子工业中使用的微型陶瓷劈刀，其内孔只有20－30微米；而光通讯中的光纤连接器陶瓷插芯，其内孔为125微米，并且要求极高的表面光洁度与尺寸精度及同心度。
此外，超高温结构陶瓷（如ZrB2、HfB2）的及陶瓷基复合材料（Cf/SiC、SiCf/SiC）快速发展，使航天飞机能在邀游太空后重返地球；B4C陶瓷成为反应雄中不可缺少的吸收中子的控制棒；高硬度陶瓷刀具可比传统刀具提高加工效率3~10倍；Si3N4、SiC陶瓷作为发动机和燃气轮机的高温关键部件，可使涡轮进口温度提高到1370℃，从而可以大幅度提高热效率和节省燃料；耐热隔热的陶瓷涂层在航空发动机和重型燃气轮机中应用越来越多；高铁和电动汽车中IGBT功率控制模块封装对高性能的AIN陶瓷基板，高强度高韧性高导热Si3N4陶瓷基板需求迫切。
第5章-功能陶瓷材料备课讲稿
在先进陶瓷阶段，陶瓷制备技术飞速发展。 在成形方面，有等静压成形、热压注成形、注 射成形、离心注浆成形、压力注浆成形等成形方法； 在烧结方面，则有热压烧结、热等静压烧结、 反应烧结、快速烧结、微波烧结、自蔓延烧结等。
在先进陶瓷阶段，采用的原料已不再使用或 很少使用黏土等传统原料，而已扩大到化工原料 和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料， 组成范围也延伸到无机非金属材料范围。
此时可认为，广义的陶瓷概念已 是用陶瓷生产方法制造的无机非金属 固体材料和制品的统称。
但是，这一阶段的先进陶瓷，无论从 原料、显微结构中所体现的晶粒、晶界、 气孔、缺陷等在尺度上还只是处在微米级 的水平，故又可称之为微米级先进陶瓷。
纳米陶瓷阶段
到20世纪90年代，陶瓷研究已进入第三个阶 段--纳米陶瓷阶段。
从原始瓷器的出现到近代的传统陶 瓷，这一阶段持续了四千余年。
先进陶瓷阶段
20世纪以来，随着人类对宇宙的探索、原子 能工业的兴起和电子工业的迅速发展，从性质、 品种到质量等方面，对陶瓷材料均提出越来越高 的要求。从而，促使陶瓷材料发展成为一系列具 有特殊功能的无机非金属材料。
如氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶 瓷等各种高温和功能陶瓷。
溶胶－凝胶法的不同途径
气相法
气相法包括气相反应合成(又称气相沉淀法，CVD 法)、气相热分解法和蒸发－凝聚法等。
气相反应合成法，可生成薄膜、晶须、晶粒、颗 粒和超细颗粒
气相热分解法在制备金属超细粉末中应用非常普 遍，可制取Ni粉和Fe粉以及化合物粉末
蒸发－凝集法则是将原料用电弧或等离子流等加 热至高温，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰 与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝 聚称微粒状物料的方法。
硼化物粉末的制备：
功能陶瓷及应用知识点总结
功能陶瓷及应用知识点总结一、功能陶瓷的概念及分类功能陶瓷是指具有特定功能的陶瓷材料，主要包括结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、环境陶瓷和陶瓷复合材料等。
根据功能的不同，功能陶瓷可以分为：1. 结构陶瓷：主要用于承受结构应力和外力作用的陶瓷材料，包括砖瓦、建筑陶瓷、化工陶瓷等。
其特点是硬度高，抗压、抗弯和抗冲击性能好。
2. 功能陶瓷：主要指具有特定功能的陶瓷材料，如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
其特点是具有一定的电、磁、热、光、声等功能。
3. 生物陶瓷：主要用于医疗领域，如氧化锆陶瓷、生物活性玻璃陶瓷等。
其特点是无毒、无刺激、无放射性，能与生物体组织相容。
4. 环境陶瓷：主要用于环境保护和治理，如陶瓷过滤器、陶瓷填料等。
其特点是耐高温、耐腐蚀，具有吸附、过滤、分离等功能。
5. 陶瓷复合材料：由两种或两种以上的材料经过一定的工艺加工成的复合陶瓷材料，如陶瓷金属复合材料、陶瓷陶瓷复合材料等。
其特点是具有两种或两种以上材料的优点，具有良好的综合性能。
二、功能陶瓷的制备工艺及应用1. 制备工艺（1）粉体制备：包括干法制备和湿法制备两种方式。
干法制备通过研磨、干燥、筛分等步骤获得所需的粉末。
湿法制备则是通过溶胶-凝胶法、水热法、水热合成法等将所需的原料转化成溶液、凝胶状物质，再通过干燥、热处理等步骤制备成粉末。
（2）成型工艺：包括模压成型、注射成型、挤压成型、等静压成型等方式。
（3）烧结工艺：包括氧化烧结、还原烧结、热处理等方式。
2. 应用（1）氧化铝陶瓷：主要用于电气绝缘、耐磨、耐腐蚀、高温、高压等领域，如磨具、瓦楞板、电阻片、耐火材料等。
（2）氮化硅陶瓷：主要用于磨具、轴承、喷嘴、耐火材料等领域，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高温稳定性好的特点。
（3）氧化锆陶瓷：主要用于生物医学领域，如牙科修复、人工关节、医疗器械等，具有生物相容性好、抗摩擦、抗磨损、抗腐蚀等特点。
（4）生物活性陶瓷：主要用于骨科和牙科领域，如骨修复材料、牙科种植体、骨接合材料等，具有促进骨组织生长、良好的生物相容性、无毒、无刺激等特点。
国内外有关陶瓷的研究综述
国内外有关陶瓷的研究综述国内外对陶瓷的研究综述导言陶瓷作为一种重要的材料，在人类历史上起着不可忽视的作用。
从古至今，陶瓷一直是人类生活中不可替代的一部分，无论是生活用品还是艺术品都离不开陶瓷的存在。
随着科技的发展，人们对陶瓷材料的研究也越来越深入。
本文将从国内外的角度对陶瓷的研究进行综述，探讨陶瓷在不同领域中的应用和技术进展。
一、陶瓷的定义和分类陶瓷是一种无机非金属材料，由粘土、石英和长石等天然矿物质制成。
根据材料的组成和特性，可以将陶瓷分为多个类别，如结构陶瓷、功能陶瓷和装饰陶瓷等。
1. 结构陶瓷结构陶瓷是指用于支撑、承载或隔热等结构应用的陶瓷材料。
这种陶瓷具有高强度、硬度和耐磨损性，广泛应用于航空航天、汽车工业和高速列车等领域。
近年来，新型结构陶瓷材料的研究呈现出多样化的发展趋势，如纳米陶瓷和多孔陶瓷等。
2. 功能陶瓷功能陶瓷是指具有特定性能和功能的陶瓷材料，如磁性陶瓷、电介质陶瓷和敏感陶瓷等。
这些陶瓷能够在磁场、电场或热场中表现出特定的响应和效应，被广泛应用于电子器件、传感器和储能设备等领域。
3. 装饰陶瓷装饰陶瓷是指用于装饰和艺术品制作的陶瓷材料，如瓷砖、陶艺和瓷器等。
这些陶瓷通常以其美观的外观和精美的工艺而闻名，代表着一定时期和地区的文化和艺术水平。
二、陶瓷的制备技术陶瓷的制备技术是陶瓷研究的核心内容之一。
随着科学技术的进步，陶瓷的制备技术也得到了不断发展和改进。
1. 传统制备技术传统的陶瓷制备技术主要包括手工制作和传统窑炉烧制。
这些技术虽然历史悠久，但制作过程繁琐，生产效率低下。
2. 现代制备技术随着现代科技的发展，陶瓷的制备技术得到了革命性的改变。
如现代陶瓷材料的制备常常采用机械成型、注浆成型和胶结烧结等自动化和半自动化的工艺，大大提高了陶瓷制作的效率和质量。
三、陶瓷的应用领域陶瓷作为一种多功能材料，其应用领域广泛。
无论是在传统行业中还是在现代技术领域，陶瓷都发挥着重要的作用。
1. 材料工程领域陶瓷在材料工程方面的应用主要体现在结构陶瓷和功能陶瓷的领域。
精密陶瓷技术的应用
精密陶瓷技术的应用一、引言精密陶瓷技术是一种具有高硬度、高强度、高耐磨、耐高温、绝缘性能优异的新型陶瓷材料。
它在电子、机械、化工、医疗等领域得到广泛应用。
本文将从这些领域的应用角度来探讨精密陶瓷技术的发展和应用。
二、电子领域中的应用1. 陶瓷封装材料精密陶瓷具有优异的绝缘性能和高温稳定性，在电子元器件的封装中起到了重要作用。
例如，集成电路封装中常用的陶瓷封装材料能够提供可靠的绝缘保护，同时具有良好的导热性能，确保电子元器件的稳定工作。
2. 陶瓷基电路板精密陶瓷材料还被广泛应用于高频电子设备中的电路板制造。
相比于传统的玻璃纤维基板，陶瓷基电路板具有更好的导热性能和耐高温性能，能够满足高频电子设备对于信号传输和散热的要求。
三、机械领域中的应用1. 陶瓷刀具精密陶瓷具有高硬度和耐磨性，被广泛应用于机械加工中的刀具制造。
陶瓷刀具不仅具有更长的使用寿命，而且在高速切削时能够保持较高的切削效率和较好的表面质量。
2. 陶瓷轴承精密陶瓷材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，在机械设备中的轴承应用中表现出良好的性能。
陶瓷轴承不仅能够减小摩擦损失，提高机械设备的效率，而且能够耐受较高的工作温度和恶劣的工作环境。
四、化工领域中的应用1. 化工设备的防腐蚀涂层精密陶瓷具有耐腐蚀性，可用于化工设备的防腐蚀涂层。
陶瓷涂层能够有效保护设备表面免受腐蚀介质的侵蚀，延长化工设备的使用寿命。
2. 化学触媒载体精密陶瓷材料的高比表面积和化学稳定性使其成为理想的触媒载体。
陶瓷触媒载体能够提供更多的活性位点，提高催化反应的效率和选择性。
五、医疗领域中的应用1. 人工关节精密陶瓷材料具有与人体组织相似的生物相容性和耐磨性，在人工关节的制造中得到了广泛应用。
陶瓷人工关节能够减少摩擦损失，提高关节的稳定性和寿命。
2. 医用陶瓷材料精密陶瓷材料在医疗器械的制造中也发挥着重要作用。
例如，陶瓷刀片在手术中的应用能够实现更精确的切割和更小的创伤。
六、结语精密陶瓷技术的应用领域广泛，不断推动着科技的进步和产业的发展。
2.4敏感陶瓷资料
量较高，则在氧分压超过某一临界值时，气相中
的氧将向陶瓷体内部扩散，在建立新的气-固平衡
时会在晶体中产生超过化学计量比的氧过剩，其
在晶体晶格中以金属离子空格点或填隙氧离子表 现出来，使最终产品显著偏离严格的化学计量比。
例如，MO型氧化物将由MO变为MO1+x
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当氧化物存在化学计量比偏离时，晶体内部将 形成空格点或填隙原子，这种缺陷称为固有原子 缺陷，由此将产生相应的能带畸变。
1-导带； 2-价带； Eg-禁带
理想的无缺陷氧化物晶体中，价带是全满的而导带 是全空的，中间隔着一定宽度的禁带。由于晶体势 场是严格的周期性，因而晶体中的电子势能也是周 期性地改变。
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氧含量不足的情况
敏感陶瓷在高温烧结时，如果烧结气氛中 氧分压低于某一临界值时，晶粒内部中的氧将
向外界扩散而产生氧不足，而在冷却过程中高
温热平衡状态下产生的氧不足也会保留下来，
并在晶体中以氧离子空格点或填隙金属离子，
使最终产品显著偏离严格的化学计量比。 例如，MO型氧化物将由MO变为MO1-x
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2. 掺 杂
在实际生产过程中，除了在十分必要的情
况下采用气氛烧结外，最常见的还是通过控制
杂质的种类和含量来实现敏感陶瓷的半导化。
高价或低价杂质离子替位都会引起氧化物 晶体的能带畸变，分别形成施主能级和受主能 级，从而得到N型或P型半导体陶瓷。
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热敏陶瓷，如PTC陶瓷、NTC和CTR
热敏陶瓷等；
磁敏陶瓷，如InSb、InAs、GaAs等；
5
声敏陶瓷，如罗息盐、水晶、 BaTiO3、PZT等； 压敏陶瓷，如ZnO、SiC等； 力敏陶瓷，如PbTiO3、PZT等。
6
②化学敏感陶瓷
氧敏陶瓷，如SnO2、ZnO、ZrO2等；
湿敏陶瓷，TiO2—MgCr2O4、ZnOLi2O-V2O5等。
21
采用掺杂使BaTiO3半导化的方法之二 是 AST 掺 杂 法 ， 以 SiO2 或 AST ( 1/3A12O3 · 3/4SiO2· 1/4TiO2 )对BaTiO3进 行掺杂，AST加入量3％(摩尔分数)于1260
--1380℃烧成后，电阻率为40--100cm。
22
典型的PTC热敏电阻的配方如下：
27
工作温度在300℃以上的热敏电阻(NTC) 常称为高温热敏电阻。 高温热敏电阻有广泛的应用前景，尤其 在汽车空气／燃料比传感器方面，有很大的 实用价值。
28
其中，主要使用的两种较典型材料为：
(1)稀土氧化物材料
Pr、Er、Tb、Nd、Sm等氧化物，加入 适量其他过渡金属氧化物，在1600 ~ 1700 ℃ 烧结后，可在300--1500 ℃工作。
18
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+、Sm3+、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。
主成分：( Ba0.93Pb0.03Ca0.04 )TiO3 +
0.0011Nb2O5 + 0.01TiO2(先预烧)； 辅助成分摩尔分数：Sb2O3 0.06％， MnO2 0.04％，SiO2 0.5％，A12O3 0.167％， Li2CO3 0.1％。
23
② NTC电阻材料
一般陶瓷材料都有负的电阻温度系数，但
50
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。
51
SnO2系气敏陶瓷制造的气敏元件有如下特点： ①灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低， 约在300℃； ②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
得到迅速发展。
39
⑴ 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：
40
①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。
41
②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
同气体的选择性就较差。
57
② 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。
剂等，按照常规的陶瓷工艺方法制成的。
47
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。
48
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。
49
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。
，K2SO4、Na2SO4等碱金属硫酸盐等。
42
③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、防晶粒生长材料以及防触媒中
毒材料等涂层所制成。
43
⑵ 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。
44
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体称为氧化性(
25
其中，最有实用意义的为Co-Mn系材料
。它在20℃时的电阻率为103cm，主晶相为
立方尖晶石MnCo2O4。 随着Mn含量的增大，则形成MnCo2O4立 方尖晶和MnCo2O4四方尖晶的固溶体，电阻 率逐渐增大。
26
三元系有：Mn-Co-Ni、Mn-Cu-Ni、
Mn-Cu-Co等Mn系和Cu-Fe-Ni、Cu-FeCo等非Mn系。 在含Mn的三元系中，随着Mn含量的 增大，电阻率增大。 此外，还有Cu-Fe-Ni，CO四元系等。
高，在临界温度附近，电阻值急剧减小。
33
V是易变价元素，它有5价、4价等多种价
态，因此，V系有多种氧化物，如V2O5、VO2 、V2O3、VO等。 这些氧化物各有不同的临界温度。每种V 系氧化物与B、Si、P、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb
、La、Ag等氧化物形成多元系化合物，可上
、下移动其临界温度。
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。
45
⑶ 典型的气敏半导体陶瓷
① SnO2系气敏陶瓷
② ZnO系气敏陶瓷 ③ Fe2O3系气敏陶瓷
46
① 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
36
二是用作限流元件，如彩电消磁器、
节能灯用电子镇流器、程控电话保安器、 冰箱电机启动器等。
37
4. 气敏陶瓷
在现代社会，人们在生活和工作中使用 和接触的气体越来越多，其中某些易燃、易 爆、有毒气体及其混合物一旦泄露到大气中
，会造成大气污染，甚至引起爆炸和火灾。
38
气敏陶瓷是一种对气体敏感的陶瓷材 料，陶瓷气敏元件(或称陶瓷气敏传感器)由 于其具有灵敏度高、性能稳定、结构简单 、体积小、价格低廉、使用方便等优点，
⑵ 陶瓷热敏电阻材料
①BaTiO3 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。
13
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。
14
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。
生物敏感陶瓷也在积极开发之中。
7
2. 敏感陶瓷的结构与性能
陶瓷是由晶粒、晶界、气孔组成的多相
系统，通过人为的掺杂，可以造成晶粒表
面的组分偏离，在晶粒表层产生固溶、偏
析及晶格缺陷等。
8
另外，在晶界 处也会产生异质相的
析出、杂质的聚集、晶格缺陷及晶格各向
异性等。
这些晶粒边界层的组成、结构变化，
显著改变了晶界的电性能，从而导致整个 陶瓷电学性能的显著变化。
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。
55
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。
56
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
17
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--103cm。
29
(2)MgAl2O4--MgCr2O4--LaCrO3[或
(LaSr)CrO3] 三元系材料 该系材料适用于1000℃以下温区。
30
工作温度在－60℃以下的热敏电阻材料
(NTC)称为低温热敏电阻材料。
低温热敏电阻材料以过渡金属氧化物为 主，加入La、Nd、Pd等的氧化物。 主要材料有Mn-Ni-Fe-Cu、Mn-Cu-Co 、Mn-Ni-Cu等。
11
②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 )；
③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 )。
12
19
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。
20
BaTiO3的电阻率降至最低点的掺杂
浓度(质量分数)为：Nd 0.05％，Ce、La、 Nb 0.2％~0.3％，Y 0.35％
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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。