敏感陶瓷的开发与应用

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敏感陶瓷的原理和应用

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。

化学传感器中的陶瓷敏感材料的制备和性能研究

化学传感器中的陶瓷敏感材料的制备和性能研究

化学传感器中的陶瓷敏感材料的制备和性能研究概述:化学传感器是一种能够通过识别和测量特定化学物质的设备,其在实现实时监测、环境污染监测、医疗诊断等领域具有广泛应用。

陶瓷敏感材料作为化学传感器中的重要组成部分,扮演着起到反应、传递和转换电信号等关键作用。

本文将围绕化学传感器中的陶瓷敏感材料的制备方法和性能研究展开讨论。

一、陶瓷敏感材料的制备方法1. 沉积法沉积法是一种常用的制备陶瓷敏感材料的方法。

通过溶液中的化学反应,使所需材料逐渐沉积在基底上。

具体而言,可以采用溶胶-凝胶法、溶液浸渍法等方法。

这些方法能够控制陶瓷敏感材料的纯度、晶相以及形貌,从而调控其传感性能。

2. 烧结法烧结法是另一种常用的陶瓷敏感材料制备方法。

通过将合适比例的材料粉体混合,然后在一定温度和压力条件下进行烧结,使颗粒之间形成致密的结构。

这种方法制备的陶瓷敏感材料具有高纯度、均匀性好等优点,能够提高化学传感器的灵敏度和稳定性。

3. 水热法水热法是一种在高温和高压的条件下进行反应合成的方法。

通过在水溶液中加入适当的化学试剂和模板,可控制反应过程中陶瓷敏感材料的形貌和结构。

这种方法能够制备出具有较大比表面积和丰富活性位点的陶瓷敏感材料,有利于提高传感器的灵敏度和选择性。

二、陶瓷敏感材料的性能研究1. 传感性能陶瓷敏感材料作为化学传感器中的活性层,其对待测化学物质的敏感性能是评价其性能的重要指标之一。

传感性能包括灵敏度、选择性、响应速度和稳定性等方面。

灵敏度是指传感器对待测物质浓度变化的敏感程度;选择性是指传感器对多种干扰物质的响应程度;响应速度是指传感器从接收到信号到产生相应反应的时间;稳定性是指传感器在长时间应用中性能的保持程度。

通过系统的测试和分析,可以全面评估陶瓷敏感材料的传感性能。

2. 结构与性能关系陶瓷敏感材料的结构与其性能有密切关系。

例如,陶瓷敏感材料的晶体结构、晶粒大小、晶面朝向等参数的变化,会影响其电导率、介电常数、场效应等电学性能。

《敏感陶瓷》PPT课件 (2)

《敏感陶瓷》PPT课件 (2)

磁敏陶瓷及具有多种敏感特性的多功能敏感
陶瓷等。
这些敏感陶瓷已广泛应用于工业检测、
控制仪器、交通运输系统、汽车、机器人、
防止公害、防灾、公安及家用电器等领域。
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1、敏感陶瓷分类
①物理敏感陶瓷:
光敏陶瓷,如CdS、CdSe等;
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;
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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 )。
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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。精选ppt
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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。
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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。

氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能

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。

第十章多功能敏感陶瓷

第十章多功能敏感陶瓷

• 这些 敏感元件的研制成功,表明这种系统的陶瓷原来就 敏感元件的研制成功, 是一种具有双重功能的敏感陶瓷。 是一种具有双重功能的敏感陶瓷。当进一步研究这种陶瓷 系多孔性陶瓷, 固有的多功能特性后发现, 固有的多功能特性后发现, MgCr204-Ti02系多孔性陶瓷, 度在150 ℃以下时,仅对水蒸气敏感,而在 以下时,仅对水蒸气敏感,而在300 当环境温 度在 型半导体特性, ℃ --550℃时的高温下,陶瓷呈现出 型半导体特性,对 ℃时的高温下,陶瓷呈现出P型半导体特性 水蒸气的敏感性消失,而显示出对各种占毛体的敏感性。 水蒸气的敏感性消失,而显示出对各种占毛体的敏感性。 利用℃系多孔特性陶瓷的这些特性, 利用℃系多孔特性陶瓷的这些特性,并借助于掩蔽技术和 引入在电气上无串扰的分离技术 便在单个元件上试制成 湿度一气体双重功能的传感器
二、BaTiO3-SrTiO3系敏感陶瓷
• BaTi03-SrTiO3系陶瓷是一种介电常数与温度有大的依赖关系的铁电 陶瓷材料,其介电常数随着温度上升而增大,在居里温度 附近达 陶瓷材料,其介电常数随着温度上升而增大,在居里温度Tc附近达 到了极大值, 以上则遵循居里一外斯定律, 到了极大值,在Tc以上则遵循居里一外斯定律,介电常数随着温度 以上则遵循居里一外斯定律 继续上升而急剧下降。利用这种陶瓷的电容量随温度变化的特性, 继续上升而急剧下降。利用这种陶瓷的电容量随温度变化的特性,便 可用来制成检测温度的传感器。此外, 可用来制成检测温度的传感器。此外, BaTi03-SrTiO3系也和 MgCr204 -TiO2系陶瓷一样,通过控制烧结条件,可以制成多孔性陶 系陶瓷一样,通过控制烧结条件, 瓷,它的所有细孔几乎都与外表面连通,水蒸汽经由细孔扩散到陶瓷 它的所有细孔几乎都与外表面连通, 内部并被吸附在晶界的表面上,而且能在短时间内达到吸附、 内部并被吸附在晶界的表面上,而且能在短时间内达到吸附、解吸附 的平衡状态。于是,利用陶瓷晶界表面吸附水分引起电阻值的变化, 的平衡状态。于是,利用陶瓷晶界表面吸附水分引起电阻值的变化, 便可用来检测湿度。因此,采用这种陶瓷的上述双重特性, 便可用来检测湿度。因此,采用这种陶瓷的上述双重特性,便在单个 元件上制成了温度一湿度多功能传感器 。

第四章 陶瓷材料及其制备-4.4敏感陶瓷

第四章 陶瓷材料及其制备-4.4敏感陶瓷

气敏陶瓷必须具有下列特性:
(1)气体选择性强
若元件的气体选择性能不佳或在使用过程中逐渐变劣,都会 给气体测试、控制或报警带来很大困难。
(2)气敏响应和复原速度快
气敏响应速度:气敏元件迅速移入被测气体中,其电阻值减 小(或增大)的速度。 复原速度:测试完毕,把元件置于普通大气中,其阻值复原 到初始数值的速度。
② ZnCr2O4系;③ CoTiO3系;④ BaNiO3系;⑤ NiWO4系;⑥ 羟基磷灰 石Ca10(PO4)6(OH)2
(2)低温烧结型湿敏陶瓷
这类陶瓷的特点湿烧结温度较低(一般低于900℃),烧结时固相反应不 完全,烧结后收缩率很小。 ① Si-Na2O-V2O5系;② ZnO-Cr2O3系;③ ZnO-Li2O-V2O5系;
3.4.2 压敏陶瓷
压敏陶瓷是在某一临界电压以下电阻值非常高,材 料几乎没有电流,但当超过这一临界电压时,电阻 急剧下降,材料中出现电流,并且随着电压的少许 增加,电流会很快增大。
压敏陶瓷I-V特性:
V I ( ) C
式中 I 为陶瓷中电流, V 为施加电压, 为非线性指数, C 为压敏电阻常数。 用途:防录音机、录像机微型马达 噪声,防半导体元件静电,防雷电。
敏感陶瓷广泛应用于:工业检测、控制仪器、交通运输系统、汽车、 机器人、防止公害、防灾、公安及家用电器等领域。
• • • •
热敏陶瓷 压敏陶瓷 气敏陶瓷 湿敏陶瓷
3.4.1 热敏陶瓷
热敏陶瓷是电阻率随温度发生明显变化的材料。
热敏陶瓷按电阻温度系数分为:
• 正电阻温度系数热敏陶瓷(PTC) • 负电阻温度系数热敏陶瓷(NTC) • 临界电阻温度系数热敏陶瓷(CTR)
制备工艺:
工艺一:用BaCO3、TiO2、Nb2O5、SnO2、SiO2、Mn(NO3)2为原料, 制成坯料,成形后烧结,BaCO3和TiO2在烧结时形成BaTiO3主晶相, 其余元素或物质进入其晶格或晶间; 工艺二: 用高纯BaCl2和TiCl4的混合液与草酸(H2C2O4)反应,生 成草酸钡钛沉淀,加热到650℃左右得到高纯BaTiO3。再与其余物质 混合烧结。

第七章敏感陶瓷

第七章敏感陶瓷

第七节 气敏陶瓷
分类
按其气敏机理可以分为:半导体式和固体电解质式两 类,其中半导体式又分为表面效应型和体效应型两种;
按制备方法将气敏陶瓷分为多孔烧结型、薄膜型和厚 膜型;
也可直接用化合物类型分类。
第七节 气敏陶瓷
气敏原理
1)能级生成理论
氧化性气体吸附于n型半导体气敏材料表面,
气体从半导体表面夺取电子形成负离子,从
第二节 半导体
能带结构
导体、半导体、绝缘体能带结构
第二节 半导体
本征半导体
共价晶体中的电子受到热激发
第二节 半导体
本征半导体
载流子浓度
ne
nh
N
exp(
Eg 2kT
)
第二节 半导体
杂质半导体
导带
价带
n型半导体
施主杂质电子浓度
ne
(施主)
Nd
exp(
Ed 2kT
)
第二节 半导体
杂质半导体
导带
1) 施主掺杂(高价取代低价)
Ba
2Ti
O 4 2 3
xLa3
Ba12x Lax3Ti14x (Ti4
e)x O32
xBa2
第三节 敏感陶瓷
2、异价离子掺杂
2) 受主掺杂(低价取代高价)
NiO xLi Ni122x (LiNi )x (Ni2 h )x O xNi2 xe
O2得到电子 形成O2-
第七章 敏感陶瓷
第一节 敏感陶瓷概述
湿度计
烟雾报警器
第一节 敏感陶瓷概述
敏感陶瓷
物理量 变化
电信号 变化
第一节 敏感陶瓷概述
敏感陶瓷定义
某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对 热、湿、声、光、磁、电压及气体、离子的 变化特别敏感,这类陶瓷称为敏感陶瓷。

精密陶瓷制备技术及应用研究

精密陶瓷制备技术及应用研究

精密陶瓷制备技术及应用研究随着科技的不断发展,精密陶瓷制备技术已经越来越深入人们的生活,并在各个行业得到了广泛的应用。

从医学到航空航天,从汽车工业到电子技术,精密陶瓷应用的范围越来越广。

本文将从制备技术和应用研究两个方面来探讨这一主题。

1. 精密陶瓷制备技术精密陶瓷,也就是高性能陶瓷,是指在化学成分、结构和物理性质等方面具有特殊性能和特殊应用价值的陶瓷制品。

制备精密陶瓷的技术主要包括粉料制备、成型、烧结等环节。

(1)粉料制备精密陶瓷的制备主要依赖于高质量的粉料。

粉料的制备方法根据材料的性质不同而有所不同。

对于无机陶瓷材料,通常采用溶胶-凝胶法、小分子缩聚法等化学方法制备粉体。

对于有机陶瓷材料,采用溶液聚合法、热聚合法等方法制备粉体。

(2)成型精密陶瓷的成型分为模压成型、注塑成型、挤压成型、流延成型等多种方法。

其中,模压成型是一种较为常用的方法。

通过模具将粉末压制成所需的形状,这种方法具有成型效率高、成型精度高等特点。

(3)烧结烧结是制备精密陶瓷的关键步骤,主要是通过高温、高压或气氛控制等手段使粉体颗粒之间发生结合反应,形成致密的陶瓷微结构。

烧结温度和气氛控制是决定陶瓷性质的关键因素。

2. 精密陶瓷应用研究(1)医学领域精密陶瓷在医学领域的应用主要包括牙科、骨科等方面。

牙科材料主要包括氧化锆、氧化铝陶瓷等,用于制作牙冠、牙瓷等修复工具。

骨科材料主要是羟基磷灰石、氧化锆等,被广泛应用于骨修复和再生领域。

(2)航空航天领域航空航天领域对于材料的品质要求极高,这也使得精密陶瓷在这个领域得到了广泛的应用。

特别是氧化锆等高温陶瓷可以作为航天器的保护层,提高航天器的使用寿命。

(3)汽车工业领域目前,在汽车发动机的喷油嘴等高精度零部件中,精密陶瓷被广泛应用。

与传统金属材料相比,精密陶瓷的电气性能、耐腐蚀性、耐磨损性、耐高温性等特点使其更加耐用。

(4)电子技术领域在电子技术领域中,精密陶瓷的应用也越来越广泛。

氧化铝、氮化硅等都是电子器件中的重要材料。

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《材料学概论》结业小论文
敏感陶瓷的开发和应用
姓名余素春
班级料119班
学号119024500
目录
1 敏感陶瓷的简介...................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 敏感陶瓷的定义................................................................. 错误!未定义书签。

1.2 敏感陶瓷的分类 3
1.2.1热敏陶瓷................................................................ 错误!未定义书签。

1.2.2压敏电阻陶瓷 (3)
1.2.3磁敏陶瓷 (4)
1.2.4湿敏陶瓷 (4)
1.2.5气敏陶瓷 (4)
1.3敏感陶瓷材料的制备工艺和技术 (5)
1.3.1超微粉料制备技术 (5)
1.3.2多层化技术 (5)
2 敏感陶瓷设计与发展 (5)
2.1敏感陶瓷的设计程序 (6)
2.2敏感陶瓷的设计原则 (6)
2.3敏感陶瓷前景展望 (6)
1、敏感陶瓷的简介
敏感陶瓷是指对信息感受和功能变换具有敏感特性的多晶无机材料,属功能陶瓷的一个重要组成部分。

特别是近年来,随着计算技术的迅速发展和对敏感器件的迫切要求,敏感陶瓷及其器件应用等方面的研究开发正不断扩展,将成为当今社会高度机械化、自动化和信息化所必需的重要技术基础。

1.1、敏感陶瓷的定义
敏感陶瓷指某些性能随外界条件(温度、电压、湿度、气氛)的变化而发生改变的陶瓷。

这类陶瓷主要用于遥感测量及自动化控制领域。

1.2、敏感陶瓷的分类
敏感陶瓷材料主要分三大类:
(1)传感器用敏感陶瓷,其中有属于化学传感器的湿敏和各种气敏传感器用陶瓷材料和属物性传感器的温敏、压力敏和声敏等传感器用陶瓷;
(2)非线性敏感陶瓷,用于自控加热非线性热敏元件和用于变阻器和避雷器等电压非线性压敏元件;
(3)致动敏感陶瓷,主要用于压电和电致伸缩微位移致动器和光致伸缩敏感元件等。

1.2.1、热敏陶瓷
热敏半导体陶瓷材料就是利用它的电阻、磁性、介电性等性质随温度而变化,用它作成的器件可作为温度的测定、线路温度补偿及稳频等,且具有灵敏度高、稳定性好、制造工艺简单及价格便宜等特点。

按照热敏陶瓷的电阻-温度特性,一般可分为三大类:
(1)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;
(2)电阻随温度的升高而减少的热敏电阻称为负温度系数热敏电阻,简称NTC 热敏电阻;
(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。

1.2.2、压敏电阻陶瓷
压敏电阻是电阻值对外加电压敏感,电压提高,电阻率下降。

小的电压增量可引起很大的电流增量。

I—V特性不是直线,也称非线性电阻。

电阻率在一定电流范围内可变。

压敏电阻用作过压保护、高能浪涌吸收和高压稳压等,广泛应用于电力系统、电子线路和家用电器中。

近年来发展了以稀土氧化为主要添加剂的ZnO压敏陶瓷。

该陶瓷非线性指数大于50,以用作几百千伏电路的电涌放电器,其优点是能量吸收容量高,电流大时非线性好,响应时间短,寿命长。

1.2.3、磁敏陶瓷
磁敏陶瓷是指能将磁性物理量转化为电信号的陶瓷材料。

有利用半导体材料的霍尔效应的陶瓷霍尔器件,有利用磁阻效应的陶瓷磁阻器件,还有利用维根德效应的陶瓷维根德器件。

磁敏陶瓷的应用很广泛,在科研和工业中用来检测磁场、电流、角度、转速、相位等;在汽车工业中用于无触点汽车点火器;在计算机工业中用于霍尔键盘;在家用电器和工业上用于无刷电机和无触点开关等。

1.2.5、湿敏陶瓷
湿敏陶瓷元件可以将湿度信号转变为电信号。

陶瓷湿度传感器结构如图一。

湿敏陶瓷对陶瓷的要求是:可靠性高,一致性好,响应速度快,灵敏度高,抗老化,寿命长,在尘埃烟雾中保持性能稳定和检测精度。

湿敏器件一般是电阻型,即由电阻率的改变完成功能转化。

图一陶瓷湿度传感器结构
1.2.4、气敏陶瓷
气敏陶瓷是指能将气体参量转变为电信号的陶瓷材料,它能吸附气体分子,包括物理吸附和化学吸附。

常温下物理吸附石主要形式,随温度升高化学吸附增加,到达某一温度达到最大值,随后气体解析几率增加,物理吸附和化学吸附同时减少。

陶瓷气敏元件以其独有的灵敏度高、对被测气体以外的气体不敏感、性能稳定、结构简单、体积少、价格低等特点而广泛应用于可燃气体和毒气的检测、检漏、报警、监控等方面,在一些国家陶瓷气敏元件检测器占各种气体检测器的半数以上。

1.3、敏感陶瓷材料的制备工艺和技术
1.3.1、超微粉料制备技术
使用超微粉料,不仅可以大大提高产品质量,而且可将烧成温度降150-400℃,降低产品成本。

采用固相法中的机械粉碎法制备的粉粒分布较宽,易引入杂质,不适用来制备超微粉料。

但此方法制备的粉粒无团聚,填充性好,成本低,迄今仍有很强的吸引力。

此外,还可以采用超微细粉碎机和分级联合使用的边缘粉末工艺,在工艺参数选择、助磨剂的作用研究方面已取得一定进展。

固相法中的热分解法仅适合碳酸盐之类的化合物。

气相法是通过物质蒸汽的凝聚和气体成份的化学反应而使固体粒子析出的方法。

此方法容易控制气氛,不仅对氧化物,而且对氮化物、碳化物等非氧化物也可以制得超微粒子。

气相法的生产量小,成本高,多成份制造困难,不适合规模生产,但由于气相法的制备条件容易控制,粉料粒度分布范围窄,凝聚块团小而均匀,所以是一种值得研究的方法。

液相法中用金属醇盐加水分解,一般称为凝聚-凝胶法。

比较不同粉料制备工艺的相对价值,结果表明若传统陶瓷工艺为100,那么沉淀法为200,溶胶-凝胶法为400-500。

由此看出溶胶-凝胶法的实用意义较大,是目前研究和使用较多的一种方法,也是制备超微粉料最有前途的一种方法。

1.3.2、多层化技术
为促进电子陶瓷元器件的小型化、片式化和多功能化,制造商积极开发多层化技术。

而要实现多层化技术,首先需要生产出薄的陶瓷片。

目前,超薄型陶瓷片的制造方法有干热法、挤制法、轧膜法和流延法,其中以流延法最佳,可制得5μm厚度的陶瓷片。

流延工艺首先为陶瓷电容器所采用,现已扩大到整个电子陶产品的制造,包括压电陶瓷和半导体陶瓷,如多层陶瓷板,多层压敏电阻以及多层NTC和PTC热敏电阻器等。

2、敏感陶瓷设计与发展
当前,在敏感陶瓷材料选择、设计和使用上虽然有很多行之有效的方法,但主要还是凭经验、做试验,很大程度上带有筛选的性质,不仅效率低、消耗大,材料的性能也不够理想。

2.1、敏感陶瓷的设计程序
敏感陶瓷材料微观结构工程又称分子工程、分子设计或材料设计。

它的主要任务在于根据使用要求和实际条件,从原子、离子和分子的尺度,确定材料的组成、结构和生产过程.其设计程序分准备、试验、评价和优选等四个阶段,
2.2、敏感陶瓷的设计原则
根据基础研究和实际检验,敏感陶瓷材料微观结构工程的设计原则可归纳为以下几个方面:
(1)、敏感陶瓷材料应满足敏感技术要求敏感技术是指将观察对象的各种物理(或化学)信息转换成电信号的方法。

(2)、从微观和亚微观尺度上进行材料设计敏感陶瓷是一种结构灵敏性的功能材料,从原子、离子和分子尺度研究敏感陶瓷的结构和性能关系具有重要意义,固体中电子态、配位数和化学键,以及杂质分布、缺陷结构、能带结构和晶体结构应作为敏感陶瓷材料试验、评价和优选过程的重要判据.
(3)、采用适当的复合方法,精确的控制其不均匀性,为研制出性能优越的敏感陶瓷创造条件。

(4)、充分利用形态与形状变化,改善选择性和可靠性,开拓新的应用领域的有效途径。

(5)、采用先进技术,要及时检测生产过程中起始相、过渡相(中间相)和最终相的组成、形态和性能和对称性的变化,使最终相具有预期性能。

2.3、敏感陶瓷前景展望
近年来陶瓷传感器用于食品的质量检测与管理也得到了迅速发展,例如SnO2传感器用于洒类识别、咖啡的识别、豚肉的鲜度鉴定、葡萄酒的识别;(ZnOWO3掺杂的)传感器用于牛肉鲜度鉴定;Ru-WO3传感器用于肉类的鉴别;
Al-ZnO\Mg-In2O3等各种系列的传感器。

它们都是90年代研究开发出来的,很有发展前途。

功能陶瓷敏感器件的多功能化是今后发展的重要方向,如
BaTiO3-BaSbO3系材料可制成气-温-湿多功能敏感器件。

此外,功能陶瓷敏感器件薄膜化、厚膜化、叠层化和集成化的研究与开发也十分重要,可将多个敏感器件和有关电路集中在一块基片上,或制成叠片组件和混合微膜组片,这些都是应用领域对材料提出的研究开发重点。

参考文献:
[1]张福学.传感器敏感元器件使用指南.北京:电子工业出版社,1995.
[2]孙良彦.国外湿度传感器的发展动态.传感器世界,1998,1:17~22.
[3]郭演仪、郑玉芳等.多功能陶瓷传感器.上海硅酸盐,1997.29~32。

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