1、BaBiO3是一種具有鈣鈦礦結構的NTC熱敏電阻材料,通過對BaBiO3化合物中的Ba2+位置、Bi3+位置和Bi5+位置三個位置進行離子替代,可以對其進行離子摻雜改性研究。根據國內外熱敏陶瓷材料的研究進展及存在的主要問題,本文以BaBiO3基NTC熱敏電阻材料為研究對象,采用X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀和電學性能測試儀等系統(tǒng)研究了MnO2、Sb2O3和Na2C2O4摻雜對BaBiO3基NTC熱敏電阻材料的顯微結構和電性能

2、。結果表明Mn、Sb和Na三種元素摻雜的BaBiO3基陶瓷均具有良好的NTC特性,其室溫電阻率和B值均隨Mn離子、Sb離子和Na離子的含量上升呈現先減小后增大的規(guī)律。
　　在BaTiO3基PTC陶瓷中摻雜微量BaBiO3化合物時,材料表現出良好的PTC性質;在BaBiO3基NTC陶瓷中摻雜BaTiO3化合物時,燒結后的復合陶瓷材料只表現出NTC特性。在BaBiO3/ BaTiO3陶瓷性能及其機理的研究在國內外還少有研究。本文通過將

3、BaBiO3和BaTiO3在極大的成份范圍內變化互摻,系統(tǒng)研究各組元成份含量對BaBiO3/BaTiO3復合材料的微觀結構、相組成及材料性能的影響規(guī)律,探討了BaBiO3/BaTiO3復合材料NTC效應的作用機理。主要結果如下:
　　通過在BaBiO3陶瓷材料中摻雜MnO2,研究了Mn4+摻雜對BaBiO3基陶瓷材料顯微結構和NTC特性的影響。結果表明,MnO2摻雜對BaBiO3基陶瓷的組織和NTC特性均有顯著的影響。BaBiO3

4、基陶瓷進行MnO2摻雜屬于施受主混合摻雜,BaBiO3基陶瓷的室溫電阻率ρ25和材料的B25～85值隨著MnO2含量的增加呈現先減小后增大的趨勢。MnO2摻雜量為0.005時,獲得了具有較好NTC特性的樣品,其室溫電阻率ρ25為806?·cm,B25～85值為2945K。
　　通過在BaBiO3陶瓷材料中摻雜Sb2 O3,研究了Sb3+摻雜對BaBiO3陶瓷材料顯微結構和NTC特性的影響。結果表明,隨著摻雜量的升高,晶胞參數a和c

5、的值單調減小,而晶胞參數b的值單調增大,晶胞體積單調減小;橫截面的SEM照片顯示,隨著Sb2O3摻雜量升高,樣品氣孔率提高,致密度下降;所有Sb2O3摻雜樣品的電阻率對數值和溫度都呈近線性變化關系。隨著Sb2O3含量的增加,室溫電阻率先是下降到一個最低值;Sb2O3含量較高的時候,室溫電阻率再隨摻雜量增加而升高。Sb2O3摻雜對樣品的B值也有同樣的影響。Na+摻雜量為0.003時,制備出了優(yōu)異的Sb2 O3摻雜BaBiO3陶瓷,其室溫電

6、阻率為416?·cm,B25～85值為2378 K。
　　通過在BaBiO3陶瓷材料中摻雜Na2C2O4,研究了Na+摻雜對BaBiO3陶瓷材料顯微結構和NTC特性的影響。結果表明,Na+摻雜量對BaBiO3基陶瓷的組織和電性能均有顯著的影響。BaBiO3基陶瓷進行Na+摻雜屬于受主摻雜,摻雜后陶瓷的室溫電阻率ρ25和材料的B25～85值隨著Na+離子含量增加,均呈現先減小后增大的趨勢。Na+摻雜量為0.05時,獲得了具有較好NT

7、C性能的樣品,其室溫電阻率ρ25為1145?·cm,B25～85值為3025K。
　　通過將BaBiO3和BaTiO3相對成份比例在極大的范圍變化,進行相互組合實驗。發(fā)現當復合材料中BaBiO3含量很低時,BaBiO3作為施主雜質微量摻雜到BaTiO3中,表現出PTC性能。然而當復相材料中BaBiO3的含量較高時,經過較低溫度燒結的BaBiO3/BaTiO3復合材料僅顯示NTC特性,隨著BaBiO3含量的增加,BaBiO3/BaT

8、iO3復合陶瓷的室溫電阻率單調減小,而熱敏感系數保持不變。提出了BaBiO3/BaTiO3復合材料具有NTC效應的作用機理,并建立了BaBiO3/BaTiO3復合材料的滲流模型。復相材料中BaBiO3相的存在是復合材料具有NTC效應的原因。BaBiO3是半導體材料,具有NTC特性。BaBiO3/BaTiO3復合材料是BaBiO3和BaTiO3兩相的強無規(guī)則混合材料,當材料中BaBiO3的含量較低時,BaBiO3相無規(guī)則地彌散在絕緣相中,