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钛酸锶系电容——压敏双功能陶瓷是一种重要压敏材料,有压敏电压低、非线性系数高、介电常数高、介电损耗低等优点,是集高频噪声、猝发脉冲、浪涌吸收和自复位功能于一体的复合功能陶瓷。SrTiO3压敏电阻广泛用于低压领域作为过压保护和浪涌吸收元件,如用于微直流电机及电源输入端抑制噪声、保护感性负载或可控硅开关、作旁路电容器等。本实验主要研究了钛酸锶粉体的制备、掺杂、成型,以及烧成工艺,最终制成具有双功能性的钛酸锶压敏陶瓷材料。具体研究内容如下:(1)采用先进的水热合成法制备钛酸锶粉体。以Sr(NO3)2和Ti(OC4H9)4为原料,NaOH为矿化剂,乙醇和去离子水为介质,在水热反应釜中,制得粒径在100 nm左右的钛酸锶粉体。扫描电镜分析,合成的粉体颗粒大小均匀,有少量团聚。(2)粉体的掺杂。除采用传统的物理混合掺杂方法外,还初步探索性的在水热合成过程中直接进行施主和受主元素掺杂。经过X射线衍射分析,发现La3+、Cu2+均成功掺杂到合成钛酸锶粉体的晶相中。(3)粉体的成型研究。实验中采用先进的冷等静压成型方法,与干压制得坯体烧成后的致密度相比有明显提高,并在一定程度上降低了烧结温度。(4)烧成研究。实验中采用一次烧成法制备钛酸锶压敏陶瓷,其工艺与传统的二次烧成法相比更容易控制。烧成过程中,还原性气氛通常由H2提供,这不仅增加了制备成本和工艺控制的难度,而且还存在制备过程中的安全性问题。本实验中,不通入氢气,而采用氩气和石墨结合,形成符合实验要求的还原性气氛。(5)实验中采用La2O3和Nb2O5双施主掺杂,制得SrTiO3压敏材料的综合性能为:压敏电压18V,非线性系数α为4.6,相对介电常数ε=2.7×104,介电损耗D=0.078。