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负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)陶瓷材料在温度测量、温度控制和温度补偿等方面得到广泛应用。NTC陶瓷的电阻率与温度的关系符合阿伦尼乌斯方程关系:ρ=ρ0exp(Eα/kT),其中ρ是温度为T时的电阻率,Eα是电导活化能,k是Boltzmann常数,T是绝对温度,其温度敏感系数定义为α=B/T2,其中B=Eα/k。最常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石结构的3d过渡金属复合氧化物,如Mn-Ni-O,Mn-Ni-Co-O,Mn-Ni-Fe-O和Mn-Ni-Cu-O等,其电阻率和B值与阳离子分布有关,也与晶粒尺寸和晶界等微结构有关。另外,NTC陶瓷的阻值随时间而发生变化,这种现象称为老化。通常认为,NTC的老化现象与阳离子在尖晶石结构中A-位和B-位之间的重新分布有关,但也有人认为与阳离子空位的迁移有关。本论文以Mn-Ni-Fe-O这一得到广泛应用的材料体系为对象,研究了其电学性能和老化现象,分析了尖晶石晶胞中阳离子分布的变化与热敏电阻老化的关系,探索了氮气气氛热处理和引入ZrO2第二相等抑制老化的新方法。 本论文第一章首先介绍了NTC热敏电阻的历史、基本参数、分类以及应用,并综述了我国目前的发展现状及国际上的发展趋势;然后讨论了该类材料的晶体结构、导电机理、阳离子分布和老化机理:最后还详细介绍了材料的制备方法。 第二章研究了FeMnNiO4热敏陶瓷的制备方法及其对电学性能的影响。采用Pechini方法制备氧化物粉体,发现控制乙二醇(EG)的含量可以调整粉体的一次粒径。一次粒径小的粉体可以在1050℃较低的温度烧结致密,烧结体的晶粒较小,其电阻率和B值较大。烧结温度升高,尖晶石分解出的NiO相增多,导致电阻率和B值变大。研究还发现,对于1250℃烧结的样品,降温速率越大,电阻率和B值也越大 第三章首先介绍了利用X-射线衍射方法研究阳离子分布的原理,并通过计算机模拟了阳离子分布对X-射线衍射强度的影响。然后,用X-射线衍射和红外吸收光谱方法研究了FexMn2.34-xNi0.66O4(0<x<1)系列样品研究了Fe3+离子的占位情况,特别是老化前后Fe3+离子分布的差异。结果表明:当x<0.6时,Fe原子同时占据A位和B位,电阻率随Fe含量的增大而缓慢增加:当x>0.6时,新增加的