负温度系数热敏电阻(NTC)作为温度传感器的一种,具有电阻随温度的升高而减小的特性。NTC热敏电阻作为温度检测、控制以及抑制浪涌电流的关键元件,在汽车、医疗、家用电器、航空航天等领域有着广泛的应用。最常见的NTC材料是由过渡金属(Ni,Cu,Fe,Mn,Co等)组成的尖晶石结构氧化物,Ni-Mn-Fe-O基尖晶石NTC热敏电阻因其高温敏感性(高B值)而受到广泛关注。材料的微观结构,如晶粒尺寸是材料性能重要影响因素。本论文以Ni-Mn-Fe-O系尖晶石材料为研究对象,研究了材料的微观结构对电学性能的影响。主要研究内容如下:首先,采用溶胶凝胶法制备了平均粒径在40 nm左右的Ni0.54Mn1.26Fe1.2O4尖晶石粉体。并采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出晶粒尺寸不超过200 nm、相对密度可达到94%的热敏陶瓷材料。当SPS的烧结温度为750℃、压力为40 MPa,经过600℃-700℃的5h后期热处理后,可获得材料常数为5081 K-5630 K、老化率小于2.8%的热敏材料。另外,研究了晶粒尺寸对热敏材料电学性能的影响。采用固相烧结法在1280℃下制备出了晶粒尺寸约为1.097 μm的Ni0.54Mn1.26Fe12O4材料,其B常数和室温电阻率(p25)分别为4930 k和2.7 MΩ·cm;而利用SPS法且后期热处理制备得到晶粒尺寸为133nm的Ni0.54Mn1.26Fe1.2O4材料,其B值和室温电阻率分别为5630 k和1.55 MΩ·cm。结果表明,纳米级比微米级的热敏材料表现出更高的B值和更低的室温电阻率。主要原因是纳米级陶瓷晶粒尺寸小,晶界数量多使得的晶界势垒增大,进而提高了B值;同时,纳米陶瓷的晶粒和晶界均为近邻跳跃导电模型,电子跃迁易于发生且稳定,从而降低了电阻率。最后,为了利用SPS技术直接获得较高致密度的纳米NTC热敏材料,在烧结温度为610℃和650℃时,提高压力到60 MPa,制备出了晶粒尺寸不超过200 nm、相对密度达到98%的热敏材料。其B值为5133 K和5313 K,明显高于第三章中未经热处理的热敏材料的B值(5087K)。电学性能表明其晶粒、晶界电阻均符合NTC特性,且以晶粒电阻为主导。同时表明较高致密性减少了不导电的气孔数,提高了 B值。