严群[1]2003年在《稀土氧化物及纳米氧化锌掺杂压敏材料的制备及机理研究》文中研究指明本文通过添加微量稀土和部分纳米级粉料提高氧化锌压敏阀片的压敏性能，研究纳米级粉料对氧化锌压敏阀片性能的影响规律及机理，并首次系统地研究稀土氧化物对氧化锌压敏阀片性能的影响机理，使氧化锌避雷器阀片的性能在保证通流能力及泄漏电流基本保持不变的条件下，其压敏电位梯度大幅度提高，实验室样品结果达到550V／mm以上，以期在工程应用中达到甚至超过国外400V／mm的先进水平，较之国内200V／mm的普通水平提高100％甚至以上。 首先研究了烧结工艺对氧化锌压敏阀片几种主要电气性能的影响，对烧结工艺进行了筛选和优化。研究结果表明，氧化锌压敏阀片的最佳烧成制度为：随炉连续缓慢升温至1150℃进行烧结，保温2.5小时后，随炉缓慢冷却。 在传统配方的氧化锌压敏阀片原料中添加微量稀土氧化物Nd_2O_3、CeO_2、La_2O_3，研究各种稀土氧化物的添加量对氧化锌压敏阀片主要电性能的影响规律，优化氧化锌压敏阀片原料中稀土氧化物的添加量。研究结果表明，叁种稀土添加剂中，Nd_2O_3提高压敏电位梯度的作用最为显着，La_2O_3次之，CeO_2最弱，而且当Nd_2O_3的含量为0.04 mol％时，压敏阀片的叁个主要电性能指标都达到最佳值(电位梯度最高约达583.25V／mm，漏电流小，压比低)，而添加La_2O_3或CeO_2的压敏阀片的叁个主要电性能指标最佳值所对应的成分却并不一致，因此适量的Nd_2O_3显着提高压敏电位梯度的同时，可降低漏电流四川大学博士学位论文和压比，使压敏阀片具有优良的综合电性能。 在传统配方的氧化锌压敏阀片原料中添加一定量的纳米氧化锌，研究纳米氧化锌的添加量对压敏阀片主要电性能的影响规律，优化压敏阀片原料中纳米氧化锌的添加量。研究结果表明，压敏阀片中加入纳米氧化锌后，其压敏电位梯度显着提高，当纳米ZnO含量达到SOwt%时，压敏电位梯度可达613.73vlmm。纳米氧化锌的添加量为10wt%时，压敏电位梯度较高，漏电流最小，压比较低，即压敏阀片的综合电性能较好。 运用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EPO)、X射线衍射仪(XRO)、显微图像分析系统对试样进行显微组织结构分析，并用X一射线光电子能谱仪(XPS)对试样表层的Zn的电子结合能进行分析，研究稀土氧化物和纳米级粉料影响氧化锌压敏阀片性能的机理，结果表明，NdZO3、CeOZ和LaZO3加入氧化锌压敏阀片中，一方面，含稀土元素的相(以原相形式独立存在的CeOZ相、LaZO3相、含Nd的新相NaZNdZSbZ(ZnZAIO12))钉扎在晶界，阻碍晶界运动;另一方面，稀土添加剂NdZO3、CeOZ和LaZO3在陶瓷烧结过程中使ZnO晶体的自由电子浓度增大，填隙锌离子Zni的总浓度下降，因而填隙锌离子的传质能力下降，抑制了ZnO晶粒的生长。因此，NdZO3、CeOZ和LaZO3加入到氧化锌压敏阀片中，使ZnO晶粒尺寸减小，并使晶粒分布更为均匀，从而改善了压敏阀片的综合电性能。加入的稀土量存在一个最佳值，若加入量过多，将导致稀土元素在晶界富Bi相和富Sb相中的富集，造成晶界高阻层势垒电阻值的降低，非线性特性劣化。 对添加纳米氧化锌的试样进行显微组织结构分析，结果表明压敏阀片中加入纳米氧化锌后，使ZnO晶粒尺寸减小，其原因是:在烧结过程中，包裹在亚微米ZnO颗粒上的纳米ZnO粒子，降低了亚微米颗粒的表面活性，使亚微米ZnO颗粒之间的空位扩散传质减弱，阻碍了晶界迁移，使晶粒尺寸减小，从而改善了压敏阀片的综合电性能。加入的纳米氧化锌的量存在一个最佳值，若加入量过多，将导致过量的纳米氧化锌粉体中的团聚体在烧结时先行收缩，生成微气孔，而开放型的微气孔会吸附空气中的水蒸汽，造成漏电流、压比等电性能劣化。 稀土或纳米ZnO加入到压敏阀片中，对试样表层Zn的电子结合能并未四川大学博士学位论文产生明显的影响。因此，可以初步认为加入适量稀土或纳米ZnO提高压敏阀片的压敏电位梯度，其原因主要归结于减小ZnO晶粒尺寸。这一结论是根据现有的初步的试验结果得出的，关于这一问题，还有待于进一步的深入研究。 运用固体物理、半导体和电子薄膜材料的相关理论，建立数学模型，推导出了最佳掺杂含量的理论计算式，并将之推广到高温烧结的氧化锌压敏陶瓷材料，运用这一计算式定量计算NdZO3、CeOZ和LaZO3等稀土掺杂的最佳含量，计算结果与本文的实验结果比较符合。 应用日ash软件，以动画的形式模拟氧化锌压敏阀片的导电过程，较为直观地展示氧化锌压敏阀片导电的双肖特基势垒模型，这对于我们深入理解氧化锌压敏阀片的导电机理，进一步提高氧化锌压敏阀片的综合电性能，有一定的启发意义。
卢振亚[2]2012年在《氧化物压敏陶瓷晶界特性与宏观电性能的关系》文中研究表明本文研究了氧化物压敏陶瓷晶界特性与宏观电性能的关系，取得了如下成果：1、测试分析了电负荷历史对氧化锌压敏陶瓷样品的端电容量的影响，并据此研究了经受电负荷时压敏陶瓷内部晶体缺陷结构的动态变化过程。电负荷对样品端电容量影响很大，测试得到的端电容值会随电负荷大小而变化，端电容量测试值的变化反映了材料内部晶界势垒两侧耗尽层厚度的变化。本文对此提出了两种物理机构加以解释，一是导电电子被界面态俘获和发射（释放），二是耗尽区深施主缺陷的电离和复合（重新俘获电子）。当对压敏陶瓷样品施加弱电测试信号时，一些电子被界面态俘获，而撤去测试信号后，被俘获的电子会逐步通过热发射释放。晶界俘获电子使得界面负电荷积累增加，并且因此会使势垒两侧耗尽层厚度增加，而测试信号过后的电子释放过程则会使界面电荷密度和耗尽层厚度逐渐恢复。当对压敏陶瓷样品施加足够大的脉冲电流时，除了材料晶界界面态发生上述电子俘获现象外，在晶界两侧耗尽层会发生碰撞电离现象，耗尽层的深施主杂质被碰撞电离出电子，使得耗尽层正电荷密度增加、耗尽层厚度减小。脉冲电流试验后，晶界界面态俘获电子的释放和耗尽层电离施主重新俘获电子是对缺陷结构动态变化和耗尽层厚度恢复过程的两个相反作用因素，并且这两个因素作用过程的时间常数不一致，因此能观察到强脉冲电流试验后瞬间端电容量比测试前还高以及恢复过程中的非单调变化现象。2、对比研究了几种测试计算压敏陶瓷晶界肖特基势垒高度的方法，结果认为：基于修正的Mott-Schottky方程的C-V特性测试计算法物理意义清晰合理，但是由于压敏陶瓷的内部微观结构的复杂性及深施主杂质缺陷的影响，采用C-V特性法难以获得真实可信的势垒高度测试计算结果。采用基于Schottky热发射方程的J-E-T法计算晶界势垒高度时可以不必考虑压敏材料的微观结构和缺陷结构，但是测试得到的ln(J0)~1/T曲线通常不是一条直线，选取的温度范围不同，势垒高度测试计算结果不一样。采用基于阿伦尼乌斯方程的低电场的lnρ-1/T特性曲线法估算压敏陶瓷材料的晶界势垒高度方法相对简单，由于所测试材料在低电场下的导电机理单一，即导电电子通过热发射越过晶界势垒，所以通过lnρ-1/T特性曲线计算的激活能可以近似认为是晶界势垒高度。3、与以往一些文献报道的研究结果不同，本工作发现初始氧化锌粉体颗粒大小对氧化锌基压敏陶瓷晶粒尺寸和压敏电压梯度影响有限。分别采用等离子体气相法制备的纳米级氧化锌和间接法生产的亚微米级氧化锌制作了压敏陶瓷样品，与后者相比，采用前者制备的样品烧结活性较好，但在相同烧结温度下，两种样品的陶瓷晶体颗粒大小相差不大。采用等离子气相法纳米氧化锌制作的压敏陶瓷材料样品的大电流非线性特性较好，大电流脉冲残压比较低，过压保护特性较好。通过分析样品的介电特性和晶界势垒高度等参数发现，采用等离子气相法纳米氧化锌制作的样品内部氧化锌晶粒的施主浓度比采用普通间接法氧化锌制作的样品内部氧化锌晶粒的施主浓度高，施主浓度高意味着晶粒电导率大，晶粒电导率大有利于提高压敏材料在大电流区的非线性特性。4、研究了钛酸铜钙CaCu_3Ti_4O_(12)（CCTO）陶瓷的电压电流特性。在制备的无掺杂CCTO陶瓷样品上测试到了异常大的电压非线性系数，此结果与一些在该领域有重大影响的文献报道类似。但是，进一步深入研究发现，所测得的这种异常大的非线性特性来源于测试方法的偏差。与ZnO压敏陶瓷样品相比，CCTO陶瓷样品的热发射电流高出6个数量级，当对样品施加测试电压或电流信号时，由于强烈的电阻负温度系数（NTCR）效应，热发射电流发生反馈放大现象导致测试计算得到的电压非线性系数异常增大，采用适当方法降低或消除这种反馈放大现象，测试得到材料的实际电压非线性系数小得多。测试CCTO陶瓷样品（包括添加各种成分的样品）的电压电流特性时应设法避免热发射电流的反馈放大现象。
王立惠[3]2006年在《低压ZnO压敏陶瓷的制备及性能研究》文中研究指明本论文以制备非Bi系低压ZnO压敏压敏材料为目的，其主要内容包括：研究了制备低压ZnO压敏电阻的基本工艺和方法，对各种氧化物的添加及量的大小对电性能和微观结构的影响作了研究分析，得出比较理想的配方，并对制备工艺和烧结制度作了优化。通过实验发现，含Pb的非Bi系低压ZnO压敏陶瓷的理想配方为：0.98ZnO+αPbO+βTiO_2+γB_2O_3+xCr_2O_3+y Co_2O_3+z MnO_2+a Fe_2O_3+b SiO_2+c Sb_2O_3，其中参数的理想取值为：α=0.05，β=0.005，γ=0.02，x=0.02，y=0.005，z=0.0025，a=0.002，b=0.0025，c=0.005。在最佳烧结温度下烧结，压敏场强小于18V／mm，非线性系数大于24.5。在低压配方基础上，通过添加纳米ZnO和掺杂稀土元素作了改性实验，研究了添加和掺杂元素在性能、结构方面的作用。结果发现，适量纳米ZnO的添加有利于ZnO压敏陶瓷性能和结构的改善，可进一步降低压敏电压，提高非线性系数，压敏电压降小于14.5V／mm，非线性系数升高，大于26。同时，纳米ZnO的添加使烧结温度也有所降低。稀土元素掺杂则有细化晶粒的作用，压敏电压和非线性系数随掺杂量的增加而升高，漏电流也降低。为了进一步降低压敏电压，提出了梯度低压ZnO压敏陶瓷的模型，制出了较理想的梯度低压ZnO压敏陶瓷。论文还用第一原理方法计算了Co、Cr、Mn、Ti、Pb、B、Fe和Sb等元素掺杂引起ZnO晶体能带结构和态密度的变化情况，从理论上分析了上述掺杂元素对ZnO晶体导电性能的影响。
赵娜[4]2008年在《纳米ZnO粉体的制备及其光催化性能研究》文中指出本文分别对高分子网络法、溶胶-凝胶法和均匀沉淀法合成纳米氧化锌粉体进行了详细地研究,并研究了离子掺杂对纳米氧化锌粒径、形貌及其光催化性能的影响,分别采用X射线衍射仪、透射电镜、和紫外分光光度计进行了表征。实验结果明,采用高分子网络凝胶法、溶胶-凝胶法、均匀沉淀法均能获得结晶良好、纯度高的六方晶系红锌矿型纳米ZnO粉体。但由于工艺条件的限制,这些方法各有其优缺点,高分子网络法制备纳米ZnO的周期比较短(时间为15h左右),但是该方法所用的有机试剂较多,成本较高,而且对反应设备的要求非常严格,实验可重复性差,不易实现工业化。溶胶-凝胶法制备纳米ZnO,虽然原料的成本的低,但是凝胶干燥困难,制备周期很长(时间为38h左右),而且凝胶很容易粘在器壁上难于取出,给后续的处理带来很多不便,亦不易实现工业化生产。均匀沉淀法制备纳米ZnO,工艺相对比较简单,制备周期也比较短(时间为11h左右),但是所制备的粉体粒径分布较宽,团聚比较严重。采用高分子网络凝胶法制备的纳米ZnO粒子平均晶粒尺寸在20～60nm范围内。综合衍射峰形态、半高宽、晶粒度、节能考虑,高分子网络法制备纳米ZnO过程中的优化工艺条件为:单体和网络剂比例为5:1、Zn~(2+)浓度为0.35mol/L、引发剂与单体双键的比例为1:20(摩尔比)、溶液pH值的范围在5～6、反应温度80℃、反应时间2h、干燥温度100℃、干燥时间4h、热处理度为650℃。采用溶胶-凝胶法在热处理温度为550℃热处理1h时制备的纯纳米ZnO的平均晶粒度最小为28.33nm。随热处理温度的升高,纳米ZnO的平均晶粒尺寸呈现出先减小后增大的趋势,而平均结晶度则呈现出相反的趋势。La~(3+)的掺入可抑制ZnO晶核的生长,当La~(3+)掺入量为0.2%时,纳米ZnO粒子的晶粒尺寸达到最小,为21.27nm。随着La~(3+)掺入量继续增加,晶粒尺寸长大。采用均匀沉淀法制备的纯相纳米ZnO粉体和Bi~(3+)掺杂纳米ZnO粉体均为六方晶系红锌矿结构,掺杂并未改变ZnO的晶系结构,但对其晶粒形貌产生了影响,除了球状形貌外,还产生了大量棒状结构,长度在30～200nm不等。纳米ZnO的光催化性能研究结果表明:La~(3+)离子的掺杂对纳米ZnO粉末的光催化效果有明显的改善,随着La~(3+)离子掺入量的增加,纳米ZnO的光催化活性呈现先升后降的趋势。当La~(3+)掺杂摩尔比为0.2%时,降解率最高,光照时间15min降解率可达68.31%。而Bi~(3+)离子的掺杂降低了纳米ZnO的光催化活性,光照80minMB的降解率已由68.26%降低到10.02%,但随着Bi~(3+)掺杂量的增加,其光催化活性有所改善,当掺杂量达到3%时,光催化降解率又升高到46.98%。
郭占英[5]2007年在《掺杂对ZnO系压敏陶瓷显微结构和电性能影响的研究》文中进行了进一步梳理ZnO压敏电阻由于具有优良的非线性特性、大的浪涌吸收能力以及较高的工作稳定性而在电子、电力领域得到了广泛应用。本文以Sol-Gel法制备实验中所需的ZnO纳米复合粉体,对所采用的Sol-Gel法工艺进行了研究,得到最佳工艺条件,并对用该方法所制备的ZnO纳米复合粉体性能进行表征。最后,系统地研究了稀土氧化物掺杂(Y_2O_3、CeO_2、La_2O_3、Eu_2O_3)对ZnO-Bi_2O_3系压敏电阻显微结构和电性能的影响。通过大量实验研究了所采用Sol-Gel法制备ZnO纳米复合粉体的最佳工艺参数。对Sol-Gel法所制备的干凝胶进行差热分析,确定了干凝胶的适宜煅烧温度为500℃～700℃。对粉体性能进行表征,得到粉体形状大致呈球形、粒度分布比较均匀、粒径大小为54nm左右、比表面积为1.21×10~5m~2/kg左右的稀土氧化物掺杂ZnO纳米复合粉体。最后,对稀土氧化物掺杂ZnO压敏电阻的电性能进行了系统的分析。并从微观结构和相组成详细分析了稀土氧化物掺杂对ZnO压敏电阻电性能产生影响的原因。通过稀土氧化物(Y_2O_3、CeO_2、La_2O_3、Eu_2O_3)的掺杂使得ZnO晶粒变得更加细小、分布更加均匀。稀土元素掺杂后明显的改善了ZnO压敏电阻的电性能,使得ZnO压敏电阻非线性系数明显提高、漏电流降低,同时压敏电压U_(1mA)和电位梯度明显提高。通过分析,ZnO压敏电阻电性能提高的主要原因是稀土元素的掺杂改变了ZnO晶粒的大小、均匀性以及其它相的形成。
华伟刚[6]2008年在《纳米ZnO压敏材料制备及其水基流延工艺研究》文中进行了进一步梳理本文概述了纳米ZnO特性及其压敏材料性能,综述了ZnO压敏材料的导电机理、老化、非线性功能添加剂以及制备工艺等方面的研究进展。本研究利用机械化学法合成了单相纳米ZnO粉体,利用DTS、XRD、IR、TEM等检测手段对ZnO纳米粉体进行表征。结果表明:经过特殊分散处理的ZnO颗粒的粒径在60-80nm范围,得到的粉体为纤锌矿结构的六方相ZnO,其纯度高,结晶程度好,并且纳米ZnO表面有较强的吸附能力。本文采用Bi_2O_3,Sb_2O_3,TiO_2等不同氧化物掺杂制备纳米ZnO压敏材料,用复合得到的陶瓷粉体压制成电阻片,在不同温度下烧结,确定了掺杂后ZnO的最佳烧结温度为1150℃。在优化设计实验中,发现在800℃处理所得到粉体制备的ZnO压敏材料的收缩率、漏电流、压敏场强、散逸因子、介电常数等参数与未煅烧粉体相比有较大差别。未煅烧粉体制备ZnO压敏材料的压敏电阻收缩率达到18.2%,漏电流为1.8μA,散逸因子为0.1,压敏场强951 V/mm,电阻率为3711kΩ·m,介电常数接近4.3×10~5;煅烧粉体制备ZnO压敏材料的漏电流最小达到19μA,散逸因子为0.2,压敏场强最高为879 V/mm,介电常数达到1.46×10~7。将压敏性能最优的ZnO陶瓷粉体用苯丙乳胶作为粘结剂,利用水基流延法成功得到表面光滑、均匀、强度较高的流延生带材料,通过迭层工艺获得多层片式压敏材料坯体,烧结后坯体的相对密度最大可到达99.85%,压敏场强为1247 V/mm,漏电流最小为0.3μA。本研究对获得优良ZnO压敏材料及器件,特别是探索利用水基流延工艺制备多层片式电阻器有很好的理论指导意义。
李刚[7]2011年在《镨系（Pr）纳米氧化锌（ZnO）非线性压敏功能材料研究》文中研究说明随着电子信息，家电行业的发展，对压敏电阻器的需求量越来越大，对其性能的要求越来越高，特别是军事装备的现代化、信息化对压敏电阻器的性能提出了更高的要求。由此压敏陶瓷必须满足两个基本要求，一是必须具有较低烧结温度。二是必须具有更好的压敏特性。近年来Pr系ZnO压敏陶瓷越来越受到研究者的关注，Pr系ZnO压敏陶瓷不仅能够克服Bi系ZnO压敏陶瓷中添加剂种类较多、液相烧结过程中活性物质Bi2O_3的强挥发性和高的活性等缺点，而且还具有添加剂种类少、微观结构简单易于控制，非线性好、稳定性好的优点，然而由于它的烧结温度高，能耗大，成本相对高的原因，阻碍了它的大规模应用和商业化。传统的ZnO压敏陶瓷是以微米级的ZnO粉体为起始原料，电阻器的性能最终会受微米尺度前驱体固有的物理、化学和热力学特性的制约，难以提高其性能。纳米材料和技术在陶瓷上的应用为ZnO压敏陶瓷的研究提供了新的思路和很多值得借鉴的经验。本课题以纳米ZnO粉体为起始原料，对Pr系ZnO压敏陶瓷进行了系统的研究，包括固相法制备Pr系ZnO压敏陶瓷的烧结动力学、微观结构和电性能及掺杂Y_2O_3和Al2O_3的影响和溶胶凝胶法与液相包覆法分别制备Pr系ZnO压敏陶瓷及对微观结构和电性能的影响。主要研究成果如下：(1)传统固相法制备ZnO-Pr_6O_(11)-MnCO_3-CoO压敏陶瓷(简称ZPMC)，其相对密度随烧结温度和保温时间的增加从72%增加到96%，各种烧结条件下的陶瓷晶粒大小均匀，无异常晶粒出现，晶粒大小随着烧结温度和保温时间的增加从2.3μm增加到8.3μm。ZPMC压敏陶瓷的最佳烧结条件是1300℃下烧结2h，比用微米级ZnO制备ZPMC压敏陶瓷的烧结温度降低约50-100℃。在1050-1300℃范围内，ZPMC压敏陶瓷的晶粒生长指数是3.7，表面活化能为306±61kJ/mol。ZPMC陶瓷的压敏电压随烧结温度一直降低，非线性系数却一直增加，而漏电流是先变小后变大，但总体上漏电流都较大，需要进一步优化。(2)ZnO-Pr_6O_(11)-MnCO_3-CoO-Y_2O_3压敏陶瓷(简称ZPMCY)密度随着烧结温度的升高而升高，略低于ZPMC的密度。ZPMCY陶瓷相结构由ZnO相和晶界相组成，而晶界相又包括富Pr_2O_3、富Pr_6O_(11)和富Y_2O_3相。掺杂Y_2O_3能减缓陶瓷的致密化进程和抑制晶粒的增长，这是因为Y_2O_3在ZnO相中基本不溶解，绝大多数都存在于晶界中，从而隔离两相的缘故。ZPMCY陶瓷的压敏电压随烧结温度的增长从7100V/cm一直降到2470V/cm。在烧结温度1275℃时，非线性系数达到最高为45.3，漏电流达到最低为1.53μA。(3) ZnO-Pr_6O_(11)-MnCO_3-CoO-Y_2O_3-Al2O_3(简称ZPMCYAl)陶瓷相结构由ZnO相，ZnAl_2O_4尖晶石相和富Pr相组成。ZnAl_2O_4尖晶石相只有在Al2O_3掺杂量足够多以至于超过在ZnO相溶解度的时候才会出现，且不会随着Al2O_3掺杂量的增加而变化或消失。掺杂Al2O_3对ZPMCY陶瓷的致密化进程和晶粒增长没有产生显着的影响。陶瓷晶粒随着Al2O_3含量的增加从3.3μm增长到3.7μm，烧结密度也从5.41g/cm~3增加到5.53g/cm~3。ZPMCYAl陶瓷的压敏电压随着Al2O_3掺杂量的增加从5020V/cm下降到1844V/cm，非线性系数先略有上升后急剧下降，在Al2O_3掺杂量为0.01mol%时，达到了最大值53.4，而漏电流却是在大范围内增长。(4)采用sol-gel法制备Pr系ZnO压敏陶瓷，确定了ZnO掺杂粉体的预烧温度为700℃，预烧后的ZnO掺杂粉体粒度分布窄，粉体颗粒呈球状，属六方晶系，平均粒径约为200nm。在烧结温度1220℃时，压敏陶瓷微观结构均匀，晶粒约为3.2μm。压敏陶瓷的相组成由主晶相六方晶系纤锌矿结构ZnO，富Pr_2O_3相和富Pr_6O_(11)相构成。溶胶凝胶法制备的压敏陶瓷的烧结温度比传统固相法的烧结温度降了约80℃，宏观电性能也有了明显提高，压敏电压为910V/mm，非线性系数为40.2，漏电流为0.3μA。(5)采用液相包覆法制备纳米复合ZnO掺杂粉体，确定了ZnO掺杂粉体的预烧温度为750℃，粉体颗粒呈球状，大小均匀，属六方晶系，平均粒径约为100-200nm，包覆层5-10nm。在烧结温度1250℃时，压敏陶瓷微观结构均匀，晶粒约为4.4μm，由主晶相六方晶系纤锌矿结构ZnO，富Pr_2O_3相和富Pr_6O_(11)相构成。液相包覆法制备的压敏陶瓷的烧结温度比传统固相法的烧结温度降了约50℃，宏观电性能也有了明显提高，压敏电压为790V/mm，非线性系数为36.9，漏电流为7μA。
洪秀成[8]2009年在《稀土氧化物掺杂改性氧化锌压敏电阻的研究》文中研究说明ZnO压敏电阻片是以ZnO为主要成分,添加某种压敏形成剂(如Bi_2O_3和Pr_6O_(11))以及其他多种金属氧化物,经高温烧结而成的半导体陶瓷,在高压输变电线路、城市地铁和电气化铁路接触网系统中应用广泛。高性能ZnO压敏电阻片作为ZnO避雷器的核心部件,其性能及制造技术直接制约着ZnO避雷器的发展。因此,提高ZnO压敏电阻片的性能是高压电网系统中加强对雷电浪涌防护的重要研究课题。本文通过稀土氧化物掺杂进行成分优化,制备高压输变电用Bi_2O_3系ZnO压敏电阻片,探讨了不同烧结工艺下的晶粒生长动力学,并研究开发新型Pr_6O_(11)系ZnO压敏电阻片以改善Bi_2O_3系压敏电阻片添加物多、Bi_2O_3易挥发及高电阻抗性等缺点。在稀土氧化物掺杂量为0.2~0.8mol%范围内,探讨了稀土氧化物(Y_2O_3、Er_2O_3)及掺杂量对Bi_2O_3系ZnO压敏电阻片微观结构和电性能的影响,得出最佳的稀土氧化物及其掺杂区间。实验结果表明:掺杂0.6mol%Y_2O_3时,试样的综合性能最佳,其性能指标分别为:电位梯度:505V/mm;非线性系数:29.6;漏电流:345μA。研究了Y_2O_3掺杂ZnO-Bi2O3压敏电阻片晶粒生长动力学。实验结果表明:试样的平均晶粒尺寸,随着烧结温度的提高和烧结时间的延长而长大。当掺杂0.6mol% Y_2O_3的ZnO压敏电阻片在1030℃下烧结保温2h后,试样的平均晶粒尺寸最小,约为1.5μm;1070℃下烧结保温8h的试样平均晶粒尺寸最大,约为4.2μm。根据晶粒生长动力学方程,计算得到掺杂0.6mol%Y_2O_3的ZnO-Bi_2O_3压敏电阻片的晶粒生长动力学指数n=4,晶粒生长活化能Q=1182kJ/mol。探讨了添加不同CeO2含量对Pr_6O_(11)系ZnO压敏电阻片显微结构及电性能的影响,以期能满足特高压输变电用高电位梯度的应用需求。结果表明:随着CeO_2掺杂量的增加,ZnO-Pr_6O_(11)系压敏电阻片电位梯度和非线性系数有明显的提高,在掺杂量为1.0mol%时达到峰值,分别为548V/mm和42。XRD、SEM检测分析表明:CeO2并不与ZnO及其他氧化物生成新相,而是以CeO_2的形式独立存在,抑制了(Zn_i)~·的生成,致使填隙锌离子的传质能力下降,从而减小ZnO晶粒尺寸,并改善了压敏电阻片的晶界结构和成分。讨论了Pr_6O_(11)系ZnO压敏电阻片的球磨、模压成型、烧结过程的影响因素。研究发现:本体系ZnO压敏电阻材料的球磨工艺应采用无水乙醇作球磨液体介质,不宜采用蒸馏水。采用两次先后加压、适当减小成型压力以及增加保温时间可以减少压制过程中出现的层裂现象。50℃/h的烧结速度比较理想,烧结后的试样气孔较少。
白宇[9]2013年在《氧化钇和氧化镧掺杂改进氧化锌压敏电阻的研究》文中认为近几十年来,氧化锌压敏电阻一直是压敏电阻领域研究的重点。氧化锌压敏电阻以其优越的非线性特性、较强的抗浪涌能力以及较好的稳定性受到了人们的青睐。文中首先阐述了压敏电阻的性能优势、发展历程,以及近几年来人们对于氧化锌压敏电阻的研究重点。接着,说明了本研究的目的、意义及主要内容。研究的重点主要包括(1)在传统氧化锌压敏电阻的配方上,略作修改,综合对比各个性能参数后,优化得到了更适合实习单位和实际需要的配方。(2)在基础配方上,分别添加不同含量的氧化钇和氧化镧,严格按照实习单位现有的工艺流程以及生产、使用标准,制备出了外观完整、形貌均一、质量均匀的样品。经测试,各个性能参数均有所改善。并对其微观结构和物相组成做了必要的分析。(3)同等工艺条件下,两种稀土元素氧化物共同掺杂,制备样品。并且发现,复合掺杂的各个参数的变化规律符合单一掺杂的各个参数的变化规律。经综合分析,得到了性能最为优越的氧化锌压敏电阻。
敖伟琴[10]2003年在《机械化学合成氧化物纳米晶及其复合掺杂的研究》文中研究表明氧化锡和氧化锌是重要的无机化工原料，广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、军事、医药和电子等工业领域，目前最主要应用于气敏材料的研究。纳米氧化物由于具有明显的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特点，使得它们具有许多新的性质和用途。 目前工业中主要用化学法和气相法制备纳米氧化物材料，但普遍存在着能耗高、过程复杂、产品质量低等缺点，机械化学法合成纳米级粉体的工艺越来越受到人们的重视，因为它有许多优点，如反应过程简单、时间短、能耗低、易实现工业化生产，及产品质量高，粒度分布均匀等。本论文采用机械化学法制备SnO_2和ZnO等氧化物纳米晶，以SnCl_2(znCl_2)和Na_2CO_3为原料，按摩尔比1：1放入行星磨中，加入适量的NaCl作为稀释剂，进行机械化学反应，得到前驱体，然后进一步热处理，发生氧化或分解反应生成氧化物，最后洗涤、烘干成为产品，经XRD，TEM，IR，SEM-EDAX等检测得知产品即为四方SnO_2、六方ZnO等氧化物，其晶粒尺寸最小可达几纳米。本论文通过对氧化物纳米晶尺寸的各种影响因素进行分析和研究，如：球料质量比、球磨时间、热处理温度、热处理时间和稀释剂的加入量等，得出制备氧化物纳米晶比较合适的反应条件：球料质量比为10：1或15：1，Sn(Zn)Cl_2：Na_2CO_3：NaCl摩尔比为1：1：6-1：1：8，球磨时间为6-8h，热处理温度为500-600℃，热处理时间为2h。本论文还对SnO_2气敏机理、机械化学反应机理、添加稀释剂的作用、反应的动力学、热力学等问题进行了讨论。通过SnCl_2与ZnCl_2(CdCl_2，FeCl_3，CuCl_2)和Na_2CO_3的固相机械化学反应，并引入反应产物NaCl作为稀释剂，制备了高分散的SnO_2-ZnO，SnO_2-CdO，SnO_2-Fe_2O_3，SnO_2-CuO复合纳米晶，NaCl在球磨过程及后续热处理中可阻止晶粒长大，这种复合掺杂纳米晶可望提高SnO_2基化学传感器件的选择性、灵敏度和稳定性。
参考文献：
[1]. 稀土氧化物及纳米氧化锌掺杂压敏材料的制备及机理研究[D]. 严群. 四川大学. 2003
[2]. 氧化物压敏陶瓷晶界特性与宏观电性能的关系[D]. 卢振亚. 华南理工大学. 2012
[3]. 低压ZnO压敏陶瓷的制备及性能研究[D]. 王立惠. 昆明理工大学. 2006
[4]. 纳米ZnO粉体的制备及其光催化性能研究[D]. 赵娜. 武汉理工大学. 2008
[5]. 掺杂对ZnO系压敏陶瓷显微结构和电性能影响的研究[D]. 郭占英. 沈阳工业大学. 2007
[6]. 纳米ZnO压敏材料制备及其水基流延工艺研究[D]. 华伟刚. 广西大学. 2008
[7]. 镨系（Pr）纳米氧化锌（ZnO）非线性压敏功能材料研究[D]. 李刚. 常州大学. 2011
[8]. 稀土氧化物掺杂改性氧化锌压敏电阻的研究[D]. 洪秀成. 长沙理工大学. 2009
[9]. 氧化钇和氧化镧掺杂改进氧化锌压敏电阻的研究[D]. 白宇. 西北大学. 2013
[10]. 机械化学合成氧化物纳米晶及其复合掺杂的研究[D]. 敖伟琴. 中南大学. 2003
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