实验4-BaTiO3系PTC陶瓷材料的的制备与性能测试.pptVIP

Northwest University 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 Northwest University 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，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 ·扬声器过载保护 ·晶体管过载保护 ·光纤电源过载保护 ·变压器过载保护 ·电话线故障保护 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