[發明專利]一種鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料及制備方法

在審

• 申請號: 202010415771.2
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111548159A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 高博;李曉卉;王亦歌;常愛民
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622;C04B41/88;H01C7/04
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發明涉及一種新型鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料，該體系熱敏電阻材料是以二氧化鋯、三氧化二釤、三氧化二鐿、三氧化二釹和三氧化二釓為原料，將二氧化鋯分別與三氧化二釤、三氧化二鐿、三氧化二釹或三氧化二釓混合，經過球磨、冷等靜壓成型、高溫燒結，即得到鋯酸鹽體系材料，該體系材料電性能參數為：B_{400℃/1000℃}=9812?14060K，ρ_1000℃=1.513?5.289×10³Ω·cm。本發明制備的鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料在溫度區間400℃?1000℃內具有明顯的負溫度系數特性，該體系材料電性能穩定，一致性好，老化性能穩定，對氧分壓不敏感，是一類適合制造用于高溫及不同氧分壓環境的新型熱敏電阻材料。

技術領域

本發明涉及一種新型鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料及制備方法，該體系熱敏電阻材料在400℃-1000℃范圍內具有明顯的負溫度系數特性和氧分壓不敏感特性，屬于半導體傳感器領域。

背景技術

敏感元件和傳感器是電子信息產業的三大支柱之一，現如今被認為是最具發展前途的電子技術產品，發展敏感元器件對提升我國電子工業在國際上的地位具有舉足輕重的作用。目前，隨著汽車電子、軍事和航天工業的蓬勃發展，人們對高精度、耐惡劣環境的傳感系統的監控要求越來越高，負溫度系數熱敏電阻(NTC)越來越受到人們的重視。傳統的尖晶石結構NTCC陶瓷材料是以Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Zn等過渡金屬氧化物為基礎的，此類材料在溫度超過300℃時不能使用，具有一定的局限性，且尖晶石結構組成的多元系陶瓷材料在高溫下不穩定，燒結后材料處于非平衡狀態，造成材料電學特性改變，限制其發展。因此，開發適用于高溫溫區的新型高溫NTC熱敏電阻材料勢在必行。

開發高溫NTC熱敏電阻材料的關鍵的挑戰是，此類材料必須具有高度的化學和熱穩定性；能夠承受可能由高溫引起的高壓和嚴重氧化或腐蝕的惡劣環境。迄今為止，鈣鈦礦、鈣鈦礦基復合材料、尖晶石基復合材料和高溫聚合物衍生陶瓷等幾種材料已被用作高溫NTC熱敏電阻材料。盡管已經取得了很大的進展，但大多數報道的材料的最高溫度上限只有800℃，少數材料能達到1000℃。同時，當溫度上升到溫度上限時電阻僅有數十歐姆，限制了它們在高溫環境中的實際應用，且這些材料還存在老化特性差以及電學性能易受氧環境影響。由此，本發明公開了一種新型鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料，該材料體系在400℃-1000℃內具有明顯的負溫度系數特性，電性能穩定，一致性好，老化性能穩定，對氧分壓不敏感，是一類適合制造用于高溫環境熱敏電阻器的新型熱敏電阻材料。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料及制備方法，該熱敏電阻材料以二氧化鋯、三氧化二釤、三氧化二鐿、三氧化二釹和三氧化二釓為原料，將二氧化鋯分別與三氧化二釤、三氧化二鐿、三氧化二釹或三氧化二釓混合，經過球磨、冷等靜壓成型、高溫燒結，即可得到鋯酸鹽體系材料，該體系材料電性能參數為：B_{400℃/1000℃}＝9812-14060K，ρ_1000℃＝1.513-5.289×10³Ω·cm。本發明所述的鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料，在溫度區間400℃-1000℃內具有明顯的負溫度系數特性，電性能穩定，一致性好，老化性能穩定，對氧分壓不敏感，是一類適合制造用于高溫環境熱敏電阻器的新型熱敏電阻材料。

本發明所述的一種鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料，其特征在于，該熱敏電阻材料的化學通式為：A₂Zr₂O₇，其中A＝Nd、Sm、Gd或Yb，由原料二氧化鋯分別與三氧化二釤、三氧化二鐿、三氧化二釹或三氧化二釓混合燒制而成。

所述鋯酸鹽體系負溫度系數熱敏電阻材料的制備方法，按下列步驟進行：