掺杂态(LaMnO3)Y(NiMn2O4)1-Y负温度系数热敏陶瓷复合材料的合成与性能研究

通常NTC热敏陶瓷材料是由过渡金属元素组成的尖晶石结构(通式：AB2O4)的氧化物。这类陶瓷材料当电阻率较高时其B值亦必大，反之亦然；同时尖晶石结构组成的多元系陶瓷材料热稳定性差，烧结后因缺陷不均匀分布而使材料处于非平衡状态，造成材料电学性能改变。此时探索新的NTC热敏材料变得尤为重要，复合材料的出现为解决此问题提供了思路。利用复合材料组成相性能上的取长补短、复合材料存在乘积效应及其复合度、联结型可以调控和改变，进而产生单一材料所不能获得的优良性能。. 本项目以高温固相法、共沉淀法合成NiMn2O4 和掺杂态LaMn1-xMxO3(M= Ba2+、Sr2+、Cu2+等)材料，通过选择合适的掺杂剂，试论掺杂改性对LaMn1-xMxO3 导电性的影响；进而浅析复合(LaMn1-xMxO3)Y(NiMn2O4)1-Y 材料导电性在复合前后的变化，初探钙钛矿-尖晶石型复合材料复合模型。. 通过优化材料制备工艺，依据掺杂离子对复合材料电阻性能的影响趋势，优选出Ca离子掺杂钙钛矿相A位、Ti和Al离子掺杂钙钛矿相B位，获得了不同相位掺杂的LaMMnO3材料体系，通过与NiMn2O4复合获得高B、低阻或低B、高阻且高精度、高可靠性的复合NTC 热敏陶瓷材料，即：当（La0.3Ca0.7MnO3）0.67（NiMn2O4）0.33可取得高电阻、低B值（14385Ω•cm、3367K）的材料体系，（La0.6Ca0.4MnO3）0.67（NiMn2O4）0.33可获得低电阻、高B值（205Ω•cm、2874K）的材料体系。当(LaMn0.3Ti0.7O3)0.33(NiMn2O4)0.67时获得高阻、低B（14385Ω•cm、3367K）的复合材料；当(LaMn0.6Ti0.4O3)0.67(NiMn2O4)0.33时获得低阻、高B（205Ω•cm、2874K）的复合材料；当LaMn0.8Al0.2-10%Al2O3-67%NiMn2O4时获得高阻、低B（13219Ω•cm、2830K）的多相复合热敏电阻材料体系。采用离子迁移理论、晶体场理论及复合材料的渗流理论对热敏电阻材料的导电机理进行研究，并建立了钙钛矿-尖晶石型热敏电阻材料的复合模型，这为今后进一步探讨掺杂、复合对材料导电性的影响规律，为探索新型复合NTC 热敏陶瓷材料提供新的思路和技术途径。