陈辉《材料合成与制备》第五章.pptVIP

* * 英国科学家约瑟夫逊在1962年发明的超导隧道结。在两块超导体中间夹一层极薄的绝缘氧化层，约瑟夫逊发现，超导体内的电子对可以穿越绝缘层而产生导电电流。这就是超导隧道效应，又称“约瑟夫逊效应”。而当外加电流超过临界电流Ic时，超导体进入正常导体状态，这时超导隧道效应消失，器件处于截止状态。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.4.1　压电陶瓷概论 石英晶体压电模型 (a) 不受力时； (b) x轴方向受力； (c) y轴方向受力 晶体具有压电性的必要条件是晶体不具有对称中心。 所有铁电单晶都具有压电效应。 对于铁电陶瓷来说，虽然各晶粒都有较强的压电效应，但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同，使ΣP =0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极化处理，使ΣP ≠0，才能对外显示压电效应。 5.4.1　压电陶瓷概论 (a) 极化前 电致伸长 (b) 预极化后 E 剩余伸长 (c) 预极化后撤出外场 陶瓷的预极化示意图 5.4.1　压电陶瓷概论 压电陶瓷的主要参数 (1)机电耦合系数k (2)机械品质因素Q 5.4.1　压电陶瓷概论 机电耦合系数k 或 Kp是压电材料进行机械能-电能转换的能力反映。它与材料的压电系数、ε和弹性常数等有关，是一个比较综合的参数。 机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率，由于转换不可能完全，总有一部分能量以热能、声波等形式损失或向周围介质传播，因而K总是小于1的。 4.3.1　压电陶瓷概论 机械品质因素Qm 5.4.1　压电陶瓷概论 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 压电陶瓷合成与制备流程 配料 混合 干燥 合成 粉碎 成型 排塑 烧成 上电极 极化 测试 0.95(Na0.5K0.5)NbO3–0.05BaTiO3 1. 配料 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 原料的纯度：分析纯 细度：小于2微米 活性：碳酸盐和氧化物 球磨罐的选择和转速 2. 混合和粉碎 塑料罐，玛瑙球 球：料：水=2：1：0.6 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 预烧温度：温度升高，扩散速度增大，固相反应加快。 3. 预烧 保温时间越长，原子 扩散距离越长。 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 轧膜成型，干压成型，等静压成型。 4. 成型与排塑 排除粘结剂：500℃以下100 ℃ /h； 提高强度，850℃保温1小时。 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 形式上：加热到一定温度后，使粉末块体积收缩， 密度提高，强度增加的现象。 5. 烧成 烧成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理，使之发生一系列物理化学变化，形成预期的组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的过程。 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 烧成前后对比 结合情况 内应力 晶粒长大 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 影响烧成质量的因素 (1)样品成分 杂质 原料组成 晶格缺陷 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 (2)烧成温度 和保温时间 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 (3)烧成气氛 6. 上电极 烧渗银层法 真空蒸镀法 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 7. 极化，测试 5.4.2　压电陶瓷生产工艺 * * * * * * * * * * * * * * * SnO2系气敏陶瓷制造的气敏元件有如下特点： ①灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在300℃； ②元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测； 第五章　功能陶瓷的合成与制备 　　③对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短； 　　④气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量； 第五章　功能陶瓷的合成与制备 　　⑤物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长； 　　⑥结构简单，成本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。 　 第五章　功能陶瓷的合成与制备 SnO2系气敏陶瓷的应用： 　　利用SnO2烧结体吸附还原气体时电阻减少的特性来检测还原气体，已广泛应用于家用石油液化气的漏气报警、生产用探测报警器和自动排风扇等。 第五章　功能陶瓷的合成与制备 　　已进入实用的SnO2系气敏元件对于可燃性气体，例如H2、CO、甲烷、丙烷、乙醇、酮或芳香族气体等，具有同样程度的灵敏度，因而SnO2气敏元件对不同气体的选择性就较差。 第五章　功能陶瓷