非氧化物陶瓷分類和應(yīng)用

1、 非氧化物陶瓷分類和應(yīng)用 是由金屬的碳化物、氮化物、硅化物、硼化物和硫化物等制造的陶瓷總稱。 隨著科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，特別是在耐熱、耐高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域中，希望開發(fā)出在氧化物陶瓷和金屬材料無法勝任的環(huán)境下使用的特種陶瓷。 在非氧化物陶瓷中，碳化物、氮化物作為結(jié)構(gòu)材料備受關(guān)注，其原因是這些材料的原子鍵類型大多是共價(jià)鍵，具有較強(qiáng)的抗高溫變形能力。2.5 碳化物陶瓷 SiC陶瓷 B4C陶瓷 TiC陶瓷2.6 氮化物陶瓷 氮化硅（Si3N4）氮化硼（BN）氮化鋁（AlN）氮化鈦（TiN）2.7 復(fù)合材料 一、陶瓷纖維、晶須的制備二、纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料三、金屬陶瓷陶瓷增強(qiáng)陶瓷碳纖維；硼纖

2、維、碳化硅纖維；晶須緒論第一章 特種陶瓷生產(chǎn)工藝原理第二章 結(jié)構(gòu)陶瓷第三章 功能陶瓷第七章 薄膜材料第八章 生物陶瓷第九章 新能源材料第十章 環(huán)境材料第四章 特種玻璃第五章 人工晶體第六章 無機(jī)纖維功能陶瓷：在材料應(yīng)用中，主要利用其非力學(xué)性能時(shí)，則統(tǒng)稱此類陶瓷材料為功能陶瓷材料。所謂非力學(xué)性能，包括材料的電、磁、光、熱、化學(xué)、核性能和生物學(xué)等方面的性能。功能陶瓷已在能源開發(fā)、空間技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。（功能陶瓷占整個(gè)特種陶瓷制品銷售量的80%，而電磁功能陶瓷又要占到功能陶瓷的80%以上。）第三章、功能陶瓷3.1 電介質(zhì)

3、陶瓷3.2 鐵電陶瓷3.3 敏感陶瓷3.4 導(dǎo)電陶瓷3.5 超導(dǎo)陶瓷3.6 磁性陶瓷3.7 陶瓷的金屬化和封接第三章、功能陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)材料：從電性能的角度分類，可將固體材料分為超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體，絕緣體（材料）亦稱電介質(zhì)。電介質(zhì)陶瓷：指電阻率大于108m的陶瓷材料，能承受較強(qiáng)的電場而不被擊穿。A絕緣陶瓷電容器陶瓷B壓電陶瓷C熱釋電陶瓷D鐵電陶瓷電介質(zhì)陶瓷分類示意圖3.1.1 電介質(zhì)陶瓷的一般特性3.1.2 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類3.1.3 電介質(zhì)陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用3.1.4 非鐵電電容器陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷的一般特性 1）電絕緣與極化電介質(zhì)陶瓷中

4、的分子正負(fù)電荷彼此強(qiáng)烈地束縛，在弱電場的作用下，雖然正電荷沿電場方向移動(dòng)，負(fù)電荷逆電場方向移動(dòng)，但它們并不能掙脫彼此的束縛而形成電流，因而具有較高的體積電阻率，具有絕緣性。由于電荷的移動(dòng)，造成了正負(fù)電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶瓷內(nèi)部形成偶極距，產(chǎn)生了極化。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷的一般特性 1）電絕緣與極化3.1 電介質(zhì)陶瓷 靜電場中介質(zhì)的極化電介質(zhì)陶瓷的一般特性2）極化的介電損耗電介質(zhì)陶瓷的另一特性是介電損耗。任何電介質(zhì)在電場作用下，總會(huì)或多或少的把部分電能轉(zhuǎn)變成熱能使介質(zhì)發(fā)熱，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為損耗功率或簡稱介電損耗。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類 電介質(zhì)陶

5、瓷在靜電場或交變電場中使用，評(píng)價(jià)其特性主要指標(biāo)有體積電阻率、介電常數(shù)和介電損耗等參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)的不同，可把電介質(zhì)陶瓷分為： 電絕緣陶瓷（裝置陶瓷） 電容器陶瓷按性質(zhì)分別稱為壓電陶瓷、熱釋電陶瓷和鐵電陶瓷。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷分類示意圖A絕緣陶瓷電容器陶瓷B壓電陶瓷C熱釋電陶瓷D鐵電陶瓷電介質(zhì)陶瓷的性能及分類1）電絕緣陶瓷電絕緣陶瓷：是主要用于電子設(shè)備中作為安裝、固定、支撐、保護(hù)、絕緣、隔離及連接各種無線電子原件及器件的陶瓷材料。具有以下性質(zhì)： a 高的體積電阻率， b 介電常數(shù)小， c 高頻電場下的介電損耗要小， d 機(jī)械強(qiáng)度高 ， e 良好的化學(xué)穩(wěn)定性3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)

6、陶瓷的性能及分類1）電絕緣陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 絕緣陶瓷中應(yīng)用最廣的氧化物是Al2O3，達(dá)90%以上，機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性好、熱導(dǎo)率小，耐腐蝕，常用作電子電路的基片。 半導(dǎo)體元件和電路對材料的要求：高性能、小體積；導(dǎo)熱率大、密度高、容易小型化。 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類2) 電容器陶瓷 根據(jù)陶瓷電容器所采用陶瓷材料的特點(diǎn)，電容器分為： 溫度補(bǔ)償， 溫度穩(wěn)定， 高介電常數(shù) 半導(dǎo)體系 若按制造這些陶瓷電容器的材料性質(zhì)也可分為四大類。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類2) 電容器陶瓷 按制造這些陶瓷電容器的材料性質(zhì)也可分為四大類：第一類為非鐵電電容器陶瓷，其特點(diǎn)是高頻損耗小，在使用的溫度范圍內(nèi)

7、介電常數(shù)隨溫度變化而呈線性變化。因此又稱熱補(bǔ)償電容器陶瓷。第二類為鐵電電容器陶瓷，其特點(diǎn)是介電常數(shù)呈非線性且值高。又稱強(qiáng)介電常數(shù)電容器陶瓷。第三類為反鐵電電容器陶瓷。第四類為半導(dǎo)體電容器陶瓷。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類2) 電容器陶瓷 用于制造電容器的陶瓷材料在性能上有如下要求： 介電常數(shù)應(yīng)盡可能高。 在高頻、高溫、高壓以及其它惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠。 介質(zhì)損耗角正切值小。 比體積電阻高于1010，這樣可保證在高溫下工作。 高的介電強(qiáng)度，陶瓷電容器在高壓和高功率條件下，往往由于擊穿而不能工作，因此提高它的耐壓性能非常重要。3.1 電介質(zhì)陶瓷 3.1.2 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類3）壓

8、電陶瓷概念： 壓電效應(yīng) 、熱釋電效應(yīng)、鐵電效應(yīng)電介質(zhì)陶瓷中的第三大類即為壓電陶瓷： 壓電陶瓷 熱釋電陶瓷 鐵電陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 鐵電體熱釋電體壓電體介電體3.1.3 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用1）電絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn) 電絕緣陶瓷的性能，主要強(qiáng)調(diào)三個(gè)方面，即高體積電阻率、低介電常數(shù)和低介電損耗。除此之外，還要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 陶瓷材料是晶相、玻璃相及氣相組成的多相系統(tǒng)，其電學(xué)性能主要取決于晶相和玻璃相的組成和結(jié)構(gòu)，尤其是晶界玻璃相中的雜質(zhì)濃度較高，且在組織結(jié)構(gòu)形成連續(xù)相，所以陶瓷的電絕緣性和介電損耗性主要受玻璃相的影響。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用電

9、絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn)高體積電阻 通常陶瓷材料的導(dǎo)電機(jī)制為離子導(dǎo)電。離子導(dǎo)電又可分為本征離子導(dǎo)電、雜質(zhì)離子導(dǎo)電和玻璃離子導(dǎo)電。要獲得高體積電阻率的陶瓷材料，必須在工藝上考慮以下幾點(diǎn)； 選擇體積電阻率高的晶體材料為主要相。 嚴(yán)格控制配方，避免雜質(zhì)離子，尤其是堿金屬和堿土金屬離子的引入，在必須引入金屬離子時(shí)，充分利用中和效應(yīng)和壓抑效應(yīng)，以降低材料中玻璃相的電導(dǎo)率。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用1) 電絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn)高體積電阻 由于玻璃的電導(dǎo)活化能小，因此應(yīng)盡可能控制玻璃相的數(shù)量，甚至達(dá)到無玻璃相燒結(jié)。 避免引入變價(jià)金屬離子，以免產(chǎn)生自由電子和空穴，引起電子式導(dǎo)電，使電性能惡

10、化。 嚴(yán)格控制溫度和氣氛，以免產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)而出現(xiàn)自由電子可空穴。 當(dāng)材料中已引入了產(chǎn)生自由電子或空穴的離子時(shí)，可引入另一種產(chǎn)生空穴或自由電子的不等價(jià)雜質(zhì)離子，以消除自由電子和空穴，提高體積電阻率這種方法稱作雜質(zhì)補(bǔ)償。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用1)電絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn)低介電損耗 降低材料的介電損耗主要從降低漏導(dǎo)損耗和極化損耗入手： 選擇合適的主晶相。 在改善主晶相性質(zhì)時(shí)盡量避免產(chǎn)生缺位固溶體或填隙固溶體，最好形成連續(xù)固溶體。 盡量減小玻璃相含量。 防止產(chǎn)生多晶轉(zhuǎn)換，因?yàn)槎嗑мD(zhuǎn)變時(shí)晶格缺陷多，電性能下降，損耗增加。 注意燒結(jié)氣氛，尤其對含有變價(jià)離子的陶瓷的燒結(jié)。 控

11、制好最終燒結(jié)溫度，使產(chǎn)品“正燒”。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電絕緣陶瓷3.1.3 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用2）鎂質(zhì)瓷 鎂質(zhì)瓷是以含MgO的鋁硅酸鹽為主晶相的陶瓷，按照瓷坯的主晶相不同，它可分為以下四類： 滑石瓷 用于一般高頻無線電設(shè)備中，如雷達(dá)、電視機(jī)常用它來制造絕緣零件 鎂橄欖石瓷 介電損耗低，比體積電阻大，可作為高頻絕緣材料。 尖晶石瓷 介電損耗低于滑石瓷，介電常數(shù)稍高，化學(xué)穩(wěn)定性良好的介電陶瓷。 董青石瓷 熱膨脹系數(shù)很低，熱穩(wěn)定性好，用于要求體積不隨溫度變化、耐熱沖擊的絕緣材料或電熱材料。3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用2） 鎂質(zhì)瓷 (以滑石瓷為例) 滑石為層狀

12、結(jié)構(gòu)，滑石粉為片狀，有滑膩感，易擠壓成型，燒結(jié)后尺寸精度高，制品易進(jìn)行研磨加工，價(jià)格低廉。滑石瓷的配方 主要原料是滑石。為改進(jìn)生坯加工性能及瓷件質(zhì)量，常引入一些外加劑。如： 粘土-為增加塑性及降低燒結(jié)溫度。 堿土金屬氧化物-改善滑石瓷的電性能。 硼酸鹽-大幅度降低燒結(jié)溫度。 氧化鋯和氧化鋅-提高材料機(jī)械強(qiáng)度。 3.1 電介質(zhì)陶瓷 電介質(zhì)陶瓷陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用2） 鎂質(zhì)瓷 (以滑石瓷為例) 生產(chǎn)的關(guān)鍵問題及工藝： 滑石的預(yù)燒 防止滑石老化 燒結(jié) 擴(kuò)大燒結(jié)范圍嚴(yán)格控制窯爐溫度范圍3.1 電介質(zhì)陶瓷 3.1.4 非鐵電電容器陶瓷 非鐵電高介電電容器陶瓷的品種繁多。按照材料介電系數(shù)和溫度系數(shù)的大

13、小，可分為： 1）溫度補(bǔ)償電容器陶瓷；2）溫度穩(wěn)定電容器陶瓷 1）溫度補(bǔ)償電容器陶瓷 高頻溫度補(bǔ)償電容器陶瓷的介電常數(shù)在650以下，介電常數(shù)的溫度系數(shù)較小，而且可通過組成的調(diào)整，使介電常數(shù)的溫度系數(shù)靈活地變化。 介電常數(shù)的溫度系數(shù)常為負(fù)值，用來補(bǔ)償回路中電感的正溫度系數(shù)，使回路的諧振頻率保持穩(wěn)定。3.1 電介質(zhì)陶瓷 3.1.4 非鐵電電容器陶瓷1）溫度補(bǔ)償電容器陶瓷a 金紅石瓷 金紅石瓷是一種利用較早的高介電材料，其主晶相為金紅石（TiO2）。TiO2的活性、晶粒大小及燒結(jié)溫度都會(huì)影響瓷體的性能。另外加入的高嶺土、膨潤土一方面可增加可塑性，另一方面降低燒結(jié)溫度。b 鈦酸鈣陶瓷 鈦酸鈣陶瓷是目前

14、大量使用的材料，它具有較高的介電常數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)?？梢灾瞥尚⌒透呷萘康母哳l陶瓷電容器，用作容量穩(wěn)定性要求不高的高頻電容器，如耦合、旁路、貯能、隔直流電容器等。 在燒結(jié)過程中加入少量二氧化鋯不僅能降低燒結(jié)溫度、擴(kuò)大燒結(jié)范圍，且能有效阻止鈦酸鈣高溫下晶粒長大。3.1 電介質(zhì)陶瓷 3.1.5 非鐵電電容器陶瓷2）熱穩(wěn)定型電容器陶瓷 熱穩(wěn)定性電容器陶瓷按用途可分為兩類： 高頻熱穩(wěn)定性電容器陶瓷 主要特點(diǎn)是介電系數(shù)的溫度系數(shù)絕對值很小，有的甚至接近于零。 微波電介質(zhì)陶瓷 主要用于制作微波濾波器。 A、高頻熱穩(wěn)定型電容器陶瓷鈦酸鎂陶瓷 B、微波電介質(zhì)陶瓷鈦酸鋇陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 積層貼片陶瓷電容3.1

15、.1 電介質(zhì)陶瓷的一般特性3.1.2 電介質(zhì)陶瓷的性能及分類3.1.3 電介質(zhì)陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用3.1.4 非鐵電電容器陶瓷3.1 電介質(zhì)陶瓷 3.2 鐵電陶瓷 鐵電陶瓷中所含有的永久偶極子彼此相互作用，結(jié)果形成許多電疇。在施加足夠的電場時(shí)，那些取向和電場方向一致的疇生長變大，而其它方向的疇收縮變小，隨后產(chǎn)生凈極化強(qiáng)度。 鐵電陶瓷與其它的電介質(zhì)陶瓷不同，它的極化強(qiáng)度不與施加電場成線性關(guān)系，并具有明顯的滯后效應(yīng)。 鐵電體的電滯回線飽和極化強(qiáng)度Ps 剩余極化強(qiáng)度Pr飽和電場強(qiáng)度Esat 矯頑電場強(qiáng)度Ec 電子位移極化, 響應(yīng)時(shí)間10-1410-16s 可見光頻段, e a3離子位移極化, 1

16、0-1210-13s, 微波頻段，I = a3偶極子取向極化, = 02/3KT空間電荷極化電極化的微觀機(jī)制電疇結(jié)構(gòu)外電場作用下，180o疇的反轉(zhuǎn)不產(chǎn)生應(yīng)變，而非180o疇的反轉(zhuǎn)則由于受到相鄰疇的約束而產(chǎn)生應(yīng)變。3.2 鐵電陶瓷一、 壓電陶瓷二、 熱釋電陶瓷三、 透明鐵電陶瓷四、 鐵電電容器陶瓷3.2.1 壓電陶瓷3.2 鐵電陶瓷力 形變 電壓 正壓電效應(yīng) 電壓 形變 逆壓電效應(yīng) (a)不受外力 (b)沿X方向的壓力 (c)沿X方向的拉力壓電產(chǎn)生原理壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能壓電陶瓷的性能 機(jī)電耦合系數(shù)Kp ： 機(jī)械品質(zhì)因數(shù)： 機(jī)械品質(zhì)因數(shù)也是衡量壓電陶瓷材料的一個(gè)重要參數(shù)。它表示在振動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，材料

17、內(nèi)部能量消耗的程度。機(jī)械品質(zhì)因數(shù)越大，能量的損耗越小。產(chǎn)生損耗的原因在于內(nèi)摩擦。3.2 鐵電陶瓷KpK33KtK15K313.2.1.2 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 壓電陶瓷生產(chǎn)的主要工藝流程：配料球磨過濾、干燥預(yù)燒二次球磨過濾、干燥過篩成型排塑燒結(jié)精修上電極燒銀極化測試 原料處理 首先，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式配料。所用的原料大多數(shù)是金屬氧化物，少數(shù)也可用碳酸鹽。為使生成壓電陶瓷的化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行，要求原料細(xì)度一般不超過2m（平均直徑）。提高原料純度，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。3.2 鐵電陶瓷3.2.1.2 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 預(yù)燒中的反應(yīng)過程 預(yù)燒過程一般需經(jīng)過四個(gè)階段： 線性膨脹（室溫-400），固相反應(yīng)（40

18、0-750）， 收縮（750-850），和晶粒生長（800-900以下）。 成型和排塑 原料經(jīng)預(yù)燒后，就合成了固溶體化合物。再經(jīng)一次粉碎，便可成型。成型可根據(jù)不同的要求采用軋膜、壓型或等靜壓等方式。成型后生坯進(jìn)行排塑，將粘合劑、水分等加溫排去。3.2 鐵電陶瓷3.2.1.2 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 上電極 排塑后的生坯重新裝爐燒結(jié)。燒成的陶瓷經(jīng)精修、研磨、清潔后，就可以被覆上電極。被覆電極一般采用涂布銀漿烘干，然后裝爐，加熱到750，保溫10-20分鐘，使銀漿中的氧化銀還原為銀，并燒滲到陶瓷表面，形成牢固結(jié)合層。也可采用真空蒸鍍或化學(xué)沉積等辦法來被電極。 影響燒結(jié)的因素 影響燒結(jié)的因素很多，首先是

19、配方的化學(xué)組成，當(dāng)配方組成中有足夠的活動(dòng)離子時(shí)，燒結(jié)容易進(jìn)行。 極化 壓電陶瓷必須經(jīng)過極化后才有壓電性。極化就是在直流電場作用下使電疇沿電場方向取向。 3.2 鐵電陶瓷3.2.1.3 壓電陶瓷的應(yīng)用 目前，壓電陶瓷的應(yīng)用已日益廣泛，但仍可大致分為兩大類： 壓電振子 主要是利用振子本身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高。 壓電換能器 主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)換成另一種能量形式，要求機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)高。 典型的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鈦酸鉛等。3.2 鐵電陶瓷壓電超聲醫(yī)療儀中應(yīng)用最廣的是B型超聲診斷儀。這種診斷儀中有用壓電陶瓷制成的超聲波發(fā)生探頭，它發(fā)出的超聲波在人體內(nèi)傳輸

20、，體內(nèi)各種不同組織對超聲波有不同的反射和透射作用。反射回來的超聲波經(jīng)壓電陶瓷接收器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并顯示在屏幕上，據(jù)此可看出各內(nèi)臟的位置、大小及有無病變等。B型超聲診斷儀通常用來檢查內(nèi)臟病變組織(如腫塊等)。壓電陶瓷應(yīng)用壓電超聲馬達(dá)世界上最小的馬達(dá)（電機(jī)）：重36mg，長5mm，直徑1mm，可作為人造心臟的驅(qū)動(dòng)器。原理：當(dāng)給定子加上電之后，由于逆壓電效應(yīng)，定子表面就會(huì)產(chǎn)生超聲振動(dòng)。由于定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦力的作用，轉(zhuǎn)子也會(huì)跟著運(yùn)動(dòng)起來。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)快、體積小、無電磁干擾。 壓電喇叭應(yīng)用實(shí)例N506iV501T壓電致動(dòng)器用于相機(jī)鏡頭壓電陶瓷Pachinkom游戲機(jī)它是由若干層鋯鈦酸鉛(PZ

21、T)壓電陶瓷塊構(gòu)成的，壓電塊既作為傳感器又作為執(zhí)行器。壓電陶瓷Pachinkom游戲機(jī) 3.2.2 熱釋電陶瓷 3.2 鐵電陶瓷 熱釋電效應(yīng)是指當(dāng)某些晶體受到溫度變化時(shí)，由于自發(fā)極化的相應(yīng)變化而在晶體的一定方向上產(chǎn)生表面電荷的現(xiàn)象。 熱釋電材料可作熱釋電探測器使用。其中鋯鈦酸鉛（Pb（Zr,Ti）O3）鐵電順電相變陶瓷材料，由于改性減少了熱滯，使它顯示了良好的熱釋電性能，已制成了單個(gè)探測器和矩陣，在紅外探測和熱成像系統(tǒng)中得到應(yīng)用。熱釋電材料的應(yīng)用熱釋電紅外檢測元件3.2.3 透明鐵電陶瓷 3.2 鐵電陶瓷 由于氣孔相、晶界和雜質(zhì)相的散射，一般多晶體陶瓷是不透明的，通過適當(dāng)?shù)墓に嚕梢钥刂破滹@微

22、結(jié)構(gòu)和晶界性質(zhì)，使之成為透明陶瓷，一般Al2O3、Y2O3、MgO、BeO、ThO等都可制成透明陶瓷。 PLZT既有透明性，又有鐵電和壓電性，其光學(xué)性質(zhì)與鐵電性密切相關(guān)（摻鑭鈦鋯酸鉛（PLZT） PLZT透明陶瓷是一種重要的電光陶瓷（1）電光效應(yīng)3.2.3 透明鐵電陶瓷 3.2 鐵電陶瓷（2）電控光散射效應(yīng)3.2 鐵電陶瓷一、 壓電陶瓷二、 熱釋電陶瓷三、 透明鐵電陶瓷四、 鐵電電容器陶瓷晶體的介電性：電場作用引起電介質(zhì)產(chǎn)生極化的現(xiàn)象. P= (1 o)E = o ( r- 1) E正壓電效應(yīng)：電介質(zhì)材料在小外力作用下，在某些相對應(yīng)的表面上產(chǎn)生等量異號(hào)電荷，由形變產(chǎn)生電極化。P=d （不具有對

23、稱中心的晶體）（水晶、羅息鹽、閃鋅礦）逆壓電效應(yīng)： S=dtE熱釋電效應(yīng)：當(dāng)溫度發(fā)生變化，由溫度變化引起電介質(zhì)的極化狀態(tài)的改變不能及時(shí)被來自電介質(zhì)表面上的自由電荷所補(bǔ)償，使電介質(zhì)對外顯電性。Ps=p T（具有自發(fā)極化的晶體）鐵電性：在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，在外電場作用下，自發(fā)極化能重新取向，電位移矢量與電場強(qiáng)度間的關(guān)系呈電滯回線特征。 （具有自發(fā)極化的晶體）3.3 敏感陶瓷 敏感陶瓷是某些傳感器中的關(guān)鍵材料之一，用于制作敏感元件。敏感陶瓷多屬半導(dǎo)體陶瓷，是繼單晶半導(dǎo)體材料之后，又一類新型多晶半導(dǎo)體電子陶瓷。 3.3 敏感陶瓷3.3.1 敏感陶瓷的分類及應(yīng)用3.3.2 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能

24、3.3.3 敏感陶瓷的半導(dǎo)體化過程3.3.4 熱敏陶瓷3.3.5 氣敏陶瓷3.3.6 濕敏陶瓷3.3 敏感陶瓷3.3.1 敏感陶瓷的分類及應(yīng)用 敏感陶瓷用于制造敏感元件，是根據(jù)某些陶瓷的電阻率、電動(dòng)勢等物理量對熱、濕、光、電壓及某種氣體、某種離子的變化特別敏感這一特性，按其相應(yīng)的特性，可把這些材料分別稱作熱敏、濕敏、光敏、壓敏、氣敏及離子敏感陶瓷。3.3 敏感陶瓷3.3.1 敏感陶瓷的分類及應(yīng)用 此外，還有具有壓電效應(yīng)的壓力、位置、速度、聲波敏感陶瓷，具有鐵氧體性質(zhì)的磁敏感陶瓷及具有多種敏感特性的多功能敏感陶瓷等。 這些陶瓷已廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、控制儀器、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、汽車、機(jī)器人、防止公害、

25、防災(zāi)、公安及家用電器等領(lǐng)域。敏感陶瓷分類物理敏感陶瓷： 光敏陶瓷，如CdS、CdSe等；熱敏陶瓷，如PTC陶瓷、NTC和CTR 熱敏陶瓷等磁敏陶瓷，如InSb、InAs、GaAs等； 聲敏陶瓷，如羅息鹽、水晶、BaTiO3、PZT等；壓敏陶瓷，如ZnO、SiC等； 力敏陶瓷，如PbTiO3、PZT等?；瘜W(xué)敏感陶瓷氧敏陶瓷，如SnO2、ZnO、ZrO2等； 濕敏陶瓷，TiO2MgCr2O4、ZnO-Li2O-V2O5等。 生物敏感陶瓷，也在積極開發(fā)之中。 3.3.2 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 陶瓷是由晶粒、晶界、氣孔組成的多相系統(tǒng)，通過人為摻雜，造成晶粒表面的組分偏離，在晶粒表面產(chǎn)生固溶、偏析及晶格

26、缺陷；在晶界處產(chǎn)生異質(zhì)相的析出、雜質(zhì)的聚集、晶格缺陷及晶格各向異性等。這種晶粒邊界層的組成、結(jié)構(gòu)變化，顯著改變了晶界的電性能，從而導(dǎo)致整個(gè)陶瓷電氣性能的顯著變化（產(chǎn)生敏感特性的機(jī)理）。3.3 敏感陶瓷3.3.2 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 目前已獲得實(shí)用的半導(dǎo)體陶瓷可分為三種類型：（1） 主要利用晶體本身的性質(zhì)： NTC熱敏電阻、高溫?zé)崦綦娮琛⒀鯕鈧鞲衅?。?） 主要利用晶界性質(zhì)和晶粒間析出相的性質(zhì)： PTC熱敏電阻、ZnO系壓敏電阻。（3） 主要利用表面性質(zhì)的： 各種氣體傳感器、溫度傳感器。3.3 敏感陶瓷3.3.3 敏感陶瓷的半導(dǎo)體化過程 敏感陶瓷絕大部分是由各種氧化物組成的，由于這些氧化物多數(shù)具有比較寬的禁帶，在常溫下它們都是絕緣體，要使它們變?yōu)榘雽?dǎo)體，需要一個(gè)半導(dǎo)體化的過程。所謂半導(dǎo)化，就是指在禁帶中形成附加能級(jí)：施主能級(jí)或受主能級(jí)。形成附加能級(jí)主要有兩個(gè)途徑：1) 不含雜質(zhì)的氧化物主要通過化學(xué)計(jì)量比偏離來形成；2) 含雜質(zhì)的氧化物附加能級(jí)的形成還與雜質(zhì)缺陷有關(guān)。3.3 敏感陶瓷熱敏陶瓷 thermistor ceramics熱敏陶瓷是指對溫度變化敏感的陶瓷材料。熱敏陶瓷熱敏電容熱敏電阻熱釋電材料正溫度系數(shù)熱敏電阻（BaTiO3半導(dǎo)體瓷）負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（MnCoNi半導(dǎo)體瓷）熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化的電阻元件。電阻值隨溫度