八单元功能陶瓷材料P40节.ppt

物理和化学的稳定性 气体选择性 初始稳定，气敏响应和复原特性 灵敏度及长期稳定性 气敏半导体陶瓷的特性要求 （2）典型的气敏陶瓷 1）SnO2系气敏陶瓷。 特点： a.灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在300℃ b. 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，因此适用于检测微量低浓度气体 c. 对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短 d. 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。 e. 物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长 f. 结构简单，成本低，可靠性高，耐震动和抗冲击性能好 （2）ZnO系气敏陶瓷 特点：气体选择性强。利用贵金属催化剂提高其灵敏度，其工作温度较高。 （3）Fe2O3系气敏陶瓷 特点：不需要添加贵金属催化剂就可制成灵敏度高、稳定性好、具有一定选择性，在高温下稳定性好的元件。 湿敏陶瓷 湿敏陶瓷能将湿度信号转变为电信号，湿敏器件广泛被用于湿度指示、记录、预报、控制和自动化。 种类： 1. 金属氧化物系 2. 半导体陶瓷 湿敏陶瓷工作方式： 正特性湿敏陶瓷 负特性湿敏陶瓷 （1）湿敏陶瓷的技术参数及湿敏特性 a. 湿度量程 b. 灵敏度 c. 响应时间 d. 分辨率 e. 温度系数 （2）典型的湿敏半导体陶瓷 1. 高温烧结型湿敏陶瓷 a. MgCr2O4-TiO2系陶瓷 b. 羟基磷灰石湿敏陶瓷 2. 低温烧结型湿敏陶瓷 a.Si-Na2O-V2O5系湿敏陶瓷 b. ZnO-Li2O-V2O5系湿敏陶瓷 c. ZnO-Cr2O3系陶瓷 d. ZnO-Cr2O3-Fe2O3系半导体陶瓷 （3）湿敏半导体陶瓷的应用 应用要求： 1. 稳定性、一致性、互换性要好。 2. 精度高，使用湿区宽，灵敏度适当 3. 响应快，湿滞小，能满足动态测量的要求 4. 湿度系数小，尽量不用温度补偿线路 5. 可用于高温、低温及室外恶劣环境 6. 多功能化 其他敏感陶瓷简介 磁敏陶瓷－－指将磁性物理量转变为电信号的 陶瓷材料 光敏陶瓷－－收到光照射后，产生不同光电效应，具有光电导，光生伏特和光电发射效应 离子敏陶瓷－－指能将溶液或生物体内离子活度转变为电信号的陶瓷 多功能复合敏感陶瓷－－具有多种敏感特性 第八章 功能陶瓷 功能陶瓷是指利用电、磁、声、光、热、力学直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种应用功能的陶瓷。广泛应用于电子技术、能源开发、传感技术和生物技术等各个领域。 功能陶瓷通常根据其本征的功能及其主要用途进行分类： 机械材料；热学材料；电学材料； 光学材料；化学材料；生物材料。 8.1 功能陶瓷及其分类 陶瓷功能材料的改进方法 从材料的组成上直接调节，优化其内在品质，包括采用非化学式计量、离子置换、加入不同类型杂质，使不同相在微观级复合，形成不同性质的晶界层等。 通过改变外界条件，即改变工艺条件和提高陶瓷材料的性能，达到获得优质材料的目的。 1）生物陶瓷 概念：具有特殊生理行为的陶瓷材料，可以作为生物体部分功能或形态修复材料。 性能要求： 1.无毒性，生物兼容性 2.物理、化学稳定性 3.生物亲和性 4.易消毒 5.抗血栓性 生物陶瓷分类 生物惰性陶瓷 2. 生物活性陶瓷 3. 生物复合材料 生物惰性材料 特点：结构稳定，化学键合力强，具有高机械强度、耐磨性及化学稳定性。 主要材料包括：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等 主要用途：外科手术中的生物假体，如人工关节等 生物活性陶瓷 表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷（生物降解陶瓷） 表面生物活性陶瓷特点：通常含有羟基，可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合 生物吸收性陶瓷特点：能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生组织的生长。 生物活性陶瓷主要物质 生物活性玻璃 羟基磷灰石陶瓷 磷酸三钙 8.2 敏感陶瓷 定义：当作用于材料元件上的某一外界条件如温度、压力、湿度、气氛、电场、磁场、光及射线等改变时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从这些元件上准确迅速地获得某种有用的信号。 分类：热敏、压敏、湿敏、气敏、声波敏感陶瓷、磁敏和多