负温度系数热敏电阻是指其阻值随温度升高而呈指数关系降低的材料,其具有灵敏度高、响应快、性能稳定的特点,被广泛用于测温、控温、温度补偿、抑制浪涌电流等设备中。然而,传统的Mn-Co-Ni系尖晶石型热敏电阻材料在300℃以上使用时存在严重的老化现象,因而越来越多的研究人员将目光投向了新型高温热敏电阻材料的研究。

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最近,同济大学功能材料研究所翟继卫教授带领的课题组在电可调钛酸锶钡基复合微波陶瓷材料性能调控方面取得新进展,成功制备出具有低介电常数、低介电损耗和合适介电可调率的钛酸锶钡基复合微波陶瓷材料。他们借助于谱学方法对其晶体结构、极性声子模参数、本征介电性能三者之间的关系进行了探讨。该工作对理解晶体的本征极化机制有重要意义,有助于认识晶体结构、极性声子模参数、本征介电性能三者之间的关系,从而更有效调控其介电性能。这一重要研究结果发表在国际著名材料期刊Acta Materialia 57, 4491–4499 (2009)上。通过Mn对其B位重掺杂以致形成Ba1-xSrxTiO3和微波介质Ba(Ti1-xMnx)O3复相陶瓷,获得了具有超低介电损耗的电可调微波介质材料,该项研究工作以快报的形式发表在Acta Materialia的姊妹刊Scripta Materialia 61, 764–767 (2009)上,并申请国家发明专利1项。另外,通过低介电常数微波介质Mg2TiO4与之复合,能有效地降低其介电常数,获得了低介电常数、低介电损耗和合适介电可调率的复合陶瓷材料体系。该研究工作已在Applied Physics Letters 91, 122908 (2007)上发表,并已获得授权国家发明专利4项。
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具有高介电常数、低介电损耗、高介电可调特性以及其Curie温度可调的钙钛矿结构Ba1-xSrxTiO3铁电材料在作为微波可调器件方面得到日益广泛关注,尤其在作为微波移相器方面更是目前研究的热点。但具有高介电常数的BST陶瓷材料很难满足其与激励源内部阻抗匹配和高功率的器件应用要求,这大大限制了其在微波可调器件领域的应用。因此,制备具有低介电常数、高Q值、高介电可调特性的材料备受关注。为此,研究人员开展了对其离子掺杂或/和与之复合改性研究。通过低介电常数微波介质与之复合,能有效地降低其介电常数,但因为在高温烧结过程中存在一定的相互固溶反应,会一定程度地恶化其微波介电性能。而采用离子重掺杂以致形成Ba1-xSrxTiO3和微波介质复相陶瓷,能显著地优化其微波介电性能。这一研究结果在可调微波介质材料领域是首次报道,并为可调微波介质材料的性能优化和调控提出了新的思路。 <BR>                                                <BR> 
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中国科学院新疆理化技术研究所研究员常爱民带领其团队通过对高熔点、高化学稳定性的尖晶石结构MgAl2O4材料进行Cr掺杂,制备出了Mg(Al1-xCrx)2O4高温热敏陶瓷材料,并对该陶瓷材料的相结构、导电机理和阻温特性进行了研究。掺杂后的陶瓷材料为同构于MgAl2O4的立方尖晶石相;通过X射线光电子能谱分析,陶瓷材料中Cr存在
Cr3+、Cr4+,跳跃电导在Cr3+和Cr4+之间进行,可以通过调节Cr含量来调节陶瓷材料的电性能;该陶瓷材料在500-1000℃温度区间电阻率随温度升高而减小,表现了很好的负温度系数特性;陶瓷材料ρ500、
B500/800、Ea500/800的范围分别为2.67×103–3.72×107Ωcm, 6731–11886 K,
0.581–1.025 eV。

研究成果已发表在《合金与化合物杂志》(Journal of the Alloys and
Compounds
)上。

该研究工作得到国家自然科学基金等项目资助。

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