陶瓷材料-4-功能陶瓷.ppt

②绝缘陶瓷电子技术中首先要求绝缘材料不导电，即要求电阻率尽量高。要成为一种优异的绝缘陶瓷，必须具备以下性能：体积电阻率≥1012Ω·cm相对介电常数≤30损耗因子≤0.001介电强度(击穿强度)≥5.0kV/mm良好的导热性②绝缘陶瓷氮化硼由于氮原子与硼原子之间为饱和的共价键结合，没有自由电子存在，所以是很好的介电材料。它的另一个特点是导热率高（与不锈钢相当）。一种导热性很好的绝缘体。②绝缘陶瓷陶瓷的禁带宽度Eg材料结合键Eg/eV材料结合键Eg/eVSi共价键1.1TiO2离子键3.05~3.8GaAs共价键1.53ZnO离子键3.2金刚石共价键6Al2O3离子键10BaTiO3离子键2.5~3.2MgO离子键7.8选择体积电阻率高的晶体材料为主晶相。严格控制配方，避免杂质离子，尤其是碱金属和碱土金属离子的引入，在必须引入金属离子时，充分利用中和效应和压抑效应，以降低材料中玻璃相的电导率。由于玻璃相会导致空间电荷极化，甚至达到无玻璃相烧结。123654当材料中引进产生自由电子（或空穴）的离子时，可引进另一种产生空穴（或自由电子）的不等价杂质离子，以消除自由电子和空穴，提高体积电阻率这种方法称作杂质补偿。严格控制温度和气氛，以免产生氧化还原反应而出现自由电子和空穴。避免引入变价金属离子，如钛、铁、钴等离子，以免产生自由电子和空穴，引起电子式导电，使电性能恶化。②绝缘陶瓷老化——电功能器瓷的普遍问题陶瓷材料是一种不均匀的多相系统，这种不均匀性包括材料结构的不均匀以及杂质所造成的不均匀等。会在外界各种因素的长期作用下，发生一系列物理、化学的不可逆变化的过程，该过程称为老化。老化会导致性能发生变化（如塑料老化）。②绝缘陶瓷滑石瓷的化学组成老化的原因滑石瓷的老化即由于原顽辉石在冷却、放置及使用过程中，晶型转变引起体积改变。极大的内应力引发裂纹。SiO2Al2O3MgO54.721.9027.9055.603.1526.00将原料磨到足够的细度，加入适当的晶粒抑制剂，防止晶粒长大，增加均匀性。A加入适量外加剂，以形成足够的玻璃相并包裹细晶的原顽辉石，防止它的晶型转化。B加入能与MgSiO3生成固溶体的物质，例如加入少量MnO或MnSiO3，与其生成固溶体，必然会影响其晶型转化，减低老化现象。C控制冷却制度，在900℃以上进行快冷，以便生成细晶结构，防止老化。D解决滑石瓷老化的措施②绝缘陶瓷③导电陶瓷对于传统陶瓷，人们利用陶瓷材料的电性能主要是其绝缘性能；而对于先进陶瓷材料，除了其绝缘性能外，人们更关心的是陶瓷材料的导电能力。目前高温超导氧化物的导电能力已超过金属，得到应用的先进陶瓷材料的电导率覆盖了从良导体到绝缘体的范围。③导电陶瓷该图基于电子能级，对于离子电导完全不适用！③导电陶瓷在许多离子晶体中，虽然离子迁移数接近于1，但是晶体中的载流子迁移率很低，材料实际上不导电。离子导电材料在结构上一般需要满足三个条件：晶格中导电离子可能占据的位置比实际填充的离子数目多得多；临近导电离子间的势垒不太大；晶格中存在有导电离子运动的通道，如各种体积较大的八面体间隙和四面体间隙相互连通。③导电陶瓷离子导电常存在明显的各向异性。例如β-Al2O3在c方向上的电导比在其他方向上大许多，这是由于离子通道存在明显的方向性。正离子在晶格中可能占据位置的投影图绝缘体；（b）离子导体掺杂可能改变陶瓷材料的导电性。例如在ZnO中掺杂Al3+可以增加材料的导电性，原因是当三价的铝替代了二价的锌后，原先二价锌的位置上变成了三价的离子。为了保持电中性，使得Al3+附近的锌变成了一价，而一价锌是不稳定的，又会变成二价的锌，同时放出一个电子，增加了材料的导电性。12③导电陶瓷ZrO2固体电解质的应用（燃料电池）④敏感陶瓷④敏感陶瓷半导体陶瓷的共同特点是：它们的导电性随环境而变化。根据这些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、光、电压及某些气体、某些离子的变化特别敏感的特性，可把这些材料分别称为热敏、压敏、气敏、湿敏、光敏及离子敏感陶瓷等。电容器陶瓷01绝缘陶瓷（装置陶瓷）02导电陶瓷03敏感陶瓷04磁功能陶瓷05功能陶瓷①电容器陶瓷电池供电稳定，但是功率密度（爆发力）太小。所以在闪光灯中，需要利用电容来存储能量。电容虽然爆发力很强，但是持续时间短，一闪而过。①电容器陶瓷①电容器陶瓷介电常数希望高一些，利于电容器的小型化；1介电损耗要求小一些，以减少电容器在高频应用中能量损耗和发热；2介电常数的