实验BaTiO系PTC陶瓷材料的的制备与性能测试课件.ppt

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1、BaTiO3系PTC陶瓷材料的制备与性能测试创新研究实验Ⅱ（材料化学实验）化学国家级实验教学示范中心NorthwestUniversity程序控温烧结技术1热敏电阻测试技术2压电测试技术3球磨机的使用4筛网的使用5实验技能训练要点第一部分　研究背景及目的意义第二部分　实验基本原理第三部分　实验仪器及试剂第四部分实验步骤第五部分结果与讨论第六部分实验延伸内容提要正温度系数热敏电阻其阻值在某一温度Tc以上随温度呈指数上升,因而它可作为理想的加热元件，其输出功率可随环境温度及散热条件而自动调节，即当环境温度高于其居里电或散热条件不理想时

2、，其阻值将迅速增大，而功耗也随之降低至一较低水平。PTC材料的这些特点使之在自调温加热领域有广泛的应用。第一部分　研究背景及目的意义空调、暖风机用PTC加热元件美容、美发用PTC发热元件熔胶枪用PTC加热元件·电话线故障保护·变压器过载保护·光纤电源过载保护·晶体管过载保护·扬声器过载保护PTC陶瓷热敏电阻器在过载电压(或过载电流)下，其阻值迅速上升，使回路中的电流急剧下降，因而可替代保险丝来保护电子线路。应用于马达、变压器等和其它电子线路中作为过电流保护。与传统的保险丝相比，它可多次重复使用，当过载消除后可自动恢复。陶瓷过流保护元

3、件即使在多次保护后阻值可恢复至其初始值，使用寿命长。用于各种液体饮料的加热、煮沸、保温。可以加热的饮品有：咖啡、茶、酒、奶品，在合适的温度饮用，口感更舒适。PTC过流保护元件用于水的加热汽化，产生水蒸气。加热元件浸入水中、或加热元件贴在蒸发锅底面、或水从加热元件中孔通过，当水达到沸点后则产生水蒸气。主要用途有：蒸汽美容，蒸汽熏鼻，蒸汽消毒，加湿器，桑拿蒸汽，药物蒸洗。半导体PTC陶瓷材料是一种新型的功能材料：其主要成分是钛酸钡并辅以适当的掺杂改性剂，采用陶瓷工艺制造；主要原理是利用材料的电阻在居里温度附近发生5-7个数量级的跳度而实

4、现其功能的，因而具有自动恒温及控温等特点。空调辅助加热器PTC材料制做的主要产品：1、单相电机起动器；2、消磁电阻（用于彩电、彩显等）；3、自动恒温取暖器；4、自动恒温餐盘；5、家具防潮去湿器；6、自动恒温保暖器，手套；7、低压自动恒温烙铁。实验目的1.熟悉BaTiO3系PTC陶瓷材料的制备过程，对其XRD图谱有初步认识；2.了解陶瓷样品室温电阻、居里温度和阻-温特性的测量方法和过程。第二部分实验原理1.BaTiO3基PTC陶瓷的PTC效应纯BaTiO3陶瓷是一种优良的陶瓷电容器材料，也是一种典型的铁电材料。PTC效应与材料的铁电性

5、和晶体效应有关。PTC与铁电性：电阻突变温度和铁电转变温度相一致；PTC效应与晶体效应：在铁电区域（居里温度以下），实测的电阻率不大；在顺电区域（居里温度以上），铁电性消失，晶界势垒影响显著，多晶体的电阻率大幅度上升。2.PTC电阻的热敏效应热敏效应包含电阻-温度特性，伏-安特性和电流-时间特性。本试验主要测试PTC热敏电阻电阻-温度特性。阻-温特性是指在规定电压下热敏电阻的零功率电阻值与电阻体温度之间关系。零功率电阻是在某一规定的温度下测量PTC热敏电阻器电阻值，测量时应保证其功耗低到功耗引起的电阻值的变化可以忽略的程度。温度系数

6、是表征阻-温特性好坏的另一重要参数，其定义为：推导得：(e=2.71828,1/lge=2.303)式中R1、R2为零功率时电阻值，其相应温度为T1和T2，实际测量中一般取T1=Tb，T2=Tb+15℃或T1=Tb，T2=Tb+25℃试剂：钛酸钡，碳酸锶，50%硝酸锰溶液，三氧化二钇，正硅酸乙酯，二氧化钛。仪器：天平、球磨机、烘箱、Al2O3研钵、筛网、DY-30台式电动压片机、智能温控马弗炉、QQM(1)/B型罐磨机、ZWX-C型PTC阻温特性测试系统和DY-3型耐电压测试仪。。第三部分试剂及仪器耐电压测试仪阻温特性测试系统第四部

7、分实验基本步骤2.造粒a.向球磨粉体加入聚乙烯醇(PVA)水溶液和少许甘油，混合均匀后盛入模具，压片，捣碎。b.重复压片、捣碎和过筛，筛选60目到120目的粒状物。1.混合球磨称量指定量的试剂，放入球磨罐中湿磨24小时，烘干；3.压片将造粒的颗粒物压成素坯；4.烧结将素坯放入马弗炉中，按照以下过程烧结：室温500℃1150℃1150℃1150℃800℃500℃1230℃1350℃1290℃1350℃室温6h30min2h1h45min30min23min1-1.5h1h1h1h自然冷却液压机5.将瓷片两面制作银电极，进行以下测试：室

8、温电阻率测试；阻-温系数测试；居里温度测试；升阻比测试（Rmax/Rmin）；击穿电压测试。注意事项1.实验过程中保持清洁，尤其是在球磨和研磨的过程中，避免引入杂质；2.制作粘接剂（PVA）时要用沸水使其完全溶解；3.粘接剂（PVA）