中科院新疆理化所在高緻密度高溫熱敏複合陶瓷研究方面取得進展

2020-08-09 小材科研

冷燒結工藝（CSP）通常用於高溫 (< 1000 ℃) 陶瓷的低溫度燒結。高溫複合陶瓷的燒結方法很多，常用方法有熱壓燒結、熱等靜壓和放電等離子體燒結等。這些方法通常在高溫和高壓下使高溫複合陶瓷實現緻密化，可以滿足具有高熔點的複合陶瓷的燒結需求。但這些方法不僅增加了能耗，而且通常對實驗裝置要求高。因此，探索具有高熔點和高燒結溫度 (≥ 1000 ℃) 複合陶瓷的低溫燒結技術具有重要意義。

中國科學院新疆理化技術研究所材料物理與化學研究室常愛民研究團隊，多年來致力於熱敏陶瓷材料與器件的研究和應用。該團隊利用冷燒結技術和傳統固相反應燒結工藝相結合，從複合陶瓷相結構入手，選取了具有四方相的白鎢礦CaCeNbWO8和具有正交相的鈣鈦礦LaMnO3複合，實現了高熔點高燒結溫度0.3CaCeNbWO8-0.7LaMnO3複合陶瓷材料的緻密化 (相對密度高達94.5%)，並主要研究了該複合陶瓷材料的相結構、微觀形貌和老化性能之間的關係。通過原位X射線衍射數據 (HT-XRD) 分析了相轉變對電學性能的影響；通過X射線光電子能譜（XPS）分析了複合陶瓷中Ce4+轉變成Ce3+對電學性能的影響；該陶瓷材料在200-800℃溫度區間表現出很好的負溫度係數特性，老化率小於2%，有望作為高溫熱敏電阻材料應用於高溫環境的溫度測量與監控。

圖：0.3CaCeNbWO8-0.7LaMnO3 複合陶瓷的微觀結構

相關研究成果已發表於《美國陶瓷會志》(J. Am. Ceram. Soc.)上，中科院新疆理化所為第一完成單位，在讀博士研究生付志龍為第一作者，張博副研究員和常愛民研究員為通訊作者。

該研究工作得到國家自然科學基金、中科院青促會等項目資助。

來源：新疆理化所

論文連接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.17353

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