完整版ZnO陶瓷及其应用
ZnO气敏陶瓷
三、ZnO系半导体陶瓷气敏传感 器的进展
一 、gl 害 ZnO是应用最早的一种半导体气敏材 料， ZnO的电导率受环境气氛的影响 而改变的现象，早在五十年代就已查明。通 过科学工作者的实践，首先认为在加热的ZnO薄膜上可以作为可燃气 体成份的检 测， 进～ 步的研究， 发现在ZnO上添加衙 性催化荆，可提高对气体的选择性。如在 ZnO上添加Pt对烷烃显示出很高的灵敏度 而对H z及CO灵敏度则很低， 但加Pd后请 况相反， 对H 及CO有很高的选择性和灵 敏度， 对烷烃则很低。近来又有实验证明 在ZnO@掺杂稀士元素来代替贵金属，同样可提高ZnO对气体的选择 性 。ZnO系 传感器对非可燃性气体(如氟里昂等)也 有检测能力， 用VzO 一MoO s—AhO3作催 化剂， 可检濑}F-I2 (CC1zF z) 及F-22 (CHCIF~)等气体， 这种元件能在泄漏 量为10“ml／s时， 在2 s内检测出F-12或 F-22 。
4.气敏陶瓷的特点： 常用的气敏陶瓷材料有SnO2、ZnO和ZrO2。SnO2气敏陶瓷的特点 是灵敏度高，且出现最高灵敏度的温度Tm较低（约300℃），最适于 检测微量浓度气体，对气体的检测是可逆的，吸附、解析时间短。 ZnO气敏陶瓷的气体选择性强。ZrO2系氧气敏感陶瓷是一种固体电解 质陶瓷的快离子导体。因ZrO2固体中含有大量氧离子晶格空位，因此， 造成氧离子导电。 5.气敏陶瓷的应用及发展 在地球的表层，埋藏着大量的煤炭资源，勤劳勇敢的煤矿工人 夜以继日地在井下作业，地下的“乌金”被源源不断地送往电厂、钢 厂及千家万户，给人类送来光明和温暖。但是，在煤矿的矿井中有一 种危害矿工生命的气体——瓦斯。它不仅会令人窒息，而且一旦爆炸， 后果不堪设想。在寒冷的冬天，居民用煤炭取暖，稍不注意会造成煤 气中毒。在许多城市中做饭烧水都用上了煤气，这种煤气主要是由一 氧化碳和氢气组成的，煤气给人们的生活带来了方便，但是这种有毒、 易燃、易爆气体一旦泄漏也会造成巨大的危害。 如果能对这些有害气体早发现、早预报该多好啊！ 为此，科技工作者研制出了专门预报这些有毒、易燃、易爆气体 的“电鼻子”。
ZnO压敏陶瓷制造用有机原材料的选择及优化应用(续)
的 水 气 含 有 刺激 性 较 大 的 氨 味 ．若 料 浆 温度 升 到
近 十年来 ．我 国氧 化锌 陶瓷 ．特种 电工 陶瓷 等 电子 陶瓷 行 业 使 用 最广 泛 的为 Ｌ Ｒ ３ ３分 散 剂 及 Ｐ 一２
Ａ一 ５分 散剂 这 两种 分 散 剂 的 主成 分 均 为 聚丙 烯 １
酸 铵 ，在 Ｌ Ｒ一 ２ Ｐ ３ ３分 散 剂 中 ．约 为 １ ％（ 量 分 ５ 质 数） ，密度 （Ｏｏ 为 １ ６ｇ ｃ ，灼 烧 后 总残 渣 量 ２ Ｃ） ． ／ ｍ３ ０
０ Ｌ Ｒ ３ ３的 ｐ ）Ｐ 一 ２ Ｈ值稳定（． ７２ ， ６ ～ ．） 固体含量也稳 ９ 定 ，在 １％左 右 由 于 其合 成 反 应 充 分 ．无 游 离 ５
氨 存 在 ，且 结 果表 明 ，其 分 子量 较 Ａ １ 一 ５低 ．添 加
性 加入少 量 表面 活性 剂 时 ．能 大 大降低 溶 剂 ｆ 一
剂 的作用 原理 ．首 先介 绍有关 表 面活性 剂 的理化性 能 ．然 后 介 绍适 合 于 氧化 锌 浆 料 制 备 的表 面 活性 剂 ，包括 分散 剂 、消泡剂 等 。 Ｚ Ｏ水 基浆 料处 于一种 胶体 状态 ．Ｚ Ｏ颗 粒之 ｎ ｎ 间既 受 引力 的作 用 ．也受 斥力 的作用 ．当斥力 势能 大 于 Ｖ ｎｄ ｒ ａｓ ａ ｅ ｌ 引力 势 能 时 ．浆 料 才 是稳 定 分 Ｗａ
般为水） 的表 面 张力 ，改 变 体 系 的界 面 状态 ，从 而
产 生润湿 或反 润湿 、乳 化或破 乳 、起泡 或消 泡 ，以
量较少 ；② 在使用过程 中发现 ，添加 Ｌ Ｒ ３３ Ｐ 一 ２ 分
散 剂 ．当 Ｚ Ｏ料 浆 温度 从 ４ ｎ ０℃升 高至 ６ ５℃及 以上 时 ，料 浆 的粘 度 均 较 小 ，分 散 效 果 良好 而 添 加
陶瓷级氧化锌
陶瓷级氧化锌
用途：
陶瓷级氧化锌适用于陶瓷颜料的研制，陶瓷釉面的生产及烧制熔块。
此类氧化锌也可用于高档玻璃制品的生产。
特点及作用：
1、膨胀系数低，用在陶瓷制品生产过程中，具有良好的高热振动和机械振动的效果。
2、比表面积大，遮盖力强，很好的解决了底料颜色对陶瓷制品表面颜色的影响。
3、铁元素含量少，在用作色釉原料时，使陶瓷制品色差小，并具有很好的光洁度。
包装及运输：
1、内塑外编双层包装
2、标准包重：25kg
3、运输及存储过程中注意防潮
大有锌业生产的陶瓷级氧化锌指标具体如下
项目指标
氧化锌(以干
99.8 99.7 99.5 99 99 98 96 90 品计) (ZnO)%≥
金属物(以Zn
无无无0.02 0.02 无无无计) %≤
氧化铅(以Pb
0.005 0.037 0.15 0.005 0.06 0.18 0.2 1 计) %≤
氧化铁(以Fe
0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0004 0.0002 0.001 0.001 计) %≤
盐酸不溶
0.006 0.008 0.012 0.02 0.02 0.05 0.1 1.2 物%≤
灼烧减量%
0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.8 1.2 ≤
105℃挥发
0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 0.6 0.8 1.2 物%≤。
氧化锌压敏陶瓷应用及制备
氧化锌压敏陶瓷是由具有纤锌矿结构的晶粒组成，其他氧化物添加剂 除少量与ZnO固熔外，主要在ZnO晶粒间形成晶界相，ZnO晶粒．晶界ZnO晶粒形成一个随机的网状结构
由于陶瓷导电时是电子通过晶界，所以ZnO压敏陶瓷的电学性能主要由 晶界决定，晶界对ZnO压敏陶瓷性能影响最大
元素掺杂对ZnO压敏陶瓷的影响
7. 排胶
1）原理：PVC在空气中， 加热至500℃时会高温挥发 （2）操作：将压片依次排好，放入 电炉。六十片分两次放入。 （3）设置程序：从20度到500度，每 分钟升高2度，历时240min，当温度
达到500度后，保温120min。
8.烧结
（1）原理：高温使晶界上的物质向气孔扩散、填充，小孔隙消失和孔 隙数量减少，陶瓷胚体愈发致密化，晶粒长大。 （2）过程：烧结初期→烧结中期→烧结末期 （3）再结晶和晶粒长大：初次再结晶→晶粒长大→二次再结晶
反应式
2Bi203(I)+3Ti02(s)→Bi4(Ti04)3
由于ZnO在Bi4(Ti04)3液相中的溶解度大于在Bi203液相中的溶解度， 传质速率加快，导致晶粒生长速率加快。 同时在这一温度范围，有少量Ti02与ZnO发生反应生成Zn2Ti04尖晶 石相，Zn2Ti04尖晶石相钉扎在晶界阻碍晶粒长大。
实验所用原料均为分析纯。将 ZnO、Bi2O3、TiO2、 Co2O3、MnO2、SnO2、Sb2O3等原料按一定的 ZnO 压敏陶瓷配方比例称量。
只考虑Ti02添加量不同时对ZnO压敏陶瓷性能的影响。对此我们设 计了4个平行实验组。 第一组：不添加，其他组分不变。 第二组：低于资料获得数据掺加一定的Ti02。 第三组：资料获得准确数据掺加一定的Ti02。 第四组：高于资料获得数据掺加一定的Ti02。
氧化锌在釉料中的作用
氧化锌在釉料中的作用1. 什么是氧化锌？嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个非常有意思的话题——氧化锌！说到氧化锌，可能大家第一个反应是“这是什么鬼？”别担心，我来告诉你。
氧化锌其实就是一种化合物，化学式是ZnO，听起来很专业，但别担心，咱们不需要拿出化学书来查。
简单来说，它在很多地方都有用，比如医药、化妆品，还有咱们今天要讨论的——釉料。
2. 氧化锌在釉料中的角色2.1 增强釉料的光泽首先，氧化锌在釉料中最重要的作用之一就是提升光泽。
想象一下，你买了一件陶瓷器，颜色亮得让人眼花缭乱，像是镀了一层光。
这种闪亮的效果，很多时候就是靠氧化锌来实现的。
它让釉面看起来水汪汪的，仿佛随时要流出水来，让人忍不住想摸一摸。
谁不喜欢那种一眼看去就被吸引的感觉呢？这就是氧化锌的魔力。
2.2 提升釉料的强度接下来，咱们再说说氧化锌的另一个大功臣角色，那就是增强釉料的强度。
你可能会问，釉料不是已经很坚硬了吗？可别小看氧化锌，它能让釉面更加耐磨，抗摔，简直就是“超级英雄”！有了它的加入，陶瓷制品就像穿上了铠甲，能抵挡住日常生活中的“小摩擦”，比如不小心摔了一下，或是用刀叉划了一下，嘿嘿，根本不怕！这样一来，消费者可就开心了，毕竟，谁都不想花钱买的东西一下就受伤，心疼得要死。
3. 氧化锌的其他奇妙功效3.1 抗菌作用说到氧化锌的神奇之处，怎么能不提它的抗菌功能呢？在一些釉料中，氧化锌不仅仅是个装饰者，还是个“健康守护者”。
它能有效抑制细菌生长，这样一来，陶瓷器皿就更卫生啦！想象一下，在你吃饭的碗碟里，有氧化锌的保护，心里是不是也觉得踏实了不少？这可真是“防微杜渐”的好帮手，让我们在享用美食时，也能安心不少。
3.2 改善温度稳定性最后，咱们再来聊聊氧化锌在温度稳定性上的贡献。
它能帮助釉料在高温下保持稳定，防止变形或裂开。
特别是做一些高温烧制的陶瓷时，氧化锌的存在简直就像是给它打了个“防护针”。
试想一下，要是你刚买的新碗一加热就裂了，那可真是“心凉半截”。
氧化锌电压敏陶瓷(理论、应用、简介、目录)
氧化锌电压敏陶瓷理论及应用（简介、目录）简介《氧化锌电压敏陶瓷理论及应用》内容主要包括氧化锌压敏陶瓷、避雷器元器件制造材料、配方、正艺及其工艺装备、产品设计和性能测试方法等，对我国氧化锌避雷器和压敏电阻器科研成果、生产技术进行了系统总结，特别在次晶界形成机理、烧成冷却速度和热处理工艺作用机理、压敏陶瓷几何效应等方面具有独特见解和创新。
《氧化锌电压敏陶瓷理论及应用》可供电子陶瓷元器件的研究人员，特别是从事压敏电阻器、避雷器专业设计和生产的工程技术人员参考；也可作为高等院校无机材料、电气工程、电子电器等相关专业师生教学和科研的参考书。
目录前言第一篇氧化锌压敏陶瓷基础理论和电气性能第1章氧化锌压敏陶瓷基础理论1．1 概论1．1．1 氧化锌压敏电阻的演变历史与发展1．1．2 氧化锌压敏陶瓷的制备方法1．1．3 应用领域的拓展1．2 氧化锌压敏陶瓷的物理化学和显微结构1．2．1 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的物理基础1．2．2 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的化学基础1．2．3 氧化锌压敏陶瓷产生压敏性的显微结构1．3 氧化锌压敏陶瓷显微结构中的物相1．3．1 主晶相——氧化锌晶粒1．3．2 晶界层1．3．3 晶界层含有的物相1．4 晶界势垒与导电机理1．4．1 导电机理需要解释的基本现象1．4．2 不同电压区域具有代表性的导电理论模型1．4．3 耗尽层1．4．4 块体模型1．4．5 压敏电阻的等价电路1．5 晶界势垒的形成1．5．1 晶界势垒的形成与烧成冷却过程的关系1．5．2 晶界势垒与添加剂的关系1．6 氧化锌压敏陶瓷的晶界势垒高度和宽度1．6．1 漏电流与温度的关系1．6．2 漏电流与归一化电压的关系及其对耗尽区宽度的估计参考文献第2章氧化锌压敏陶瓷的电气性能与测试方法2．1 电压一电流特性2．1．1 全电压一电流特性2．1．2 小电流区的交流和直流电压一电流特性2．1．3 温度特性2．2 介电特性及损耗机理的研究2．2．1 氧化锌压敏陶瓷材料的介电谱2．2．2 阻性电流与电容和压敏电压乘积的关系2．2．3 介电特性与显微结构的关系理论探讨2．2．4 阻性电流与荷电率的关系2．3 响应特性2．3．1 响应现象2．3．2 等值电路与响应特性的微观机理2．4 耐受能量冲击特性2．4．1 能量吸收能力2．4．2 压敏电阻的可靠性2．4．3 失效模式2．5 寿命及其预测2．6 氧化锌压敏陶瓷蜕变机理的实际研究2．6．1 氧化锌压敏陶瓷经受电流冲击后伏安特性蜕变规律的实际测试研究2．6．2 利用热刺激电流对氧化锌压敏陶瓷蜕变机理的研究2．6．3 氧化锌压敏陶瓷体内冲击时受热过程的研究2．6．4 晶界温升梯度对界面态的影响2．6．5 氧化锌压敏陶瓷遭受冲击时的蜕变机理参考文献第3章氧化锌压敏陶瓷的烧结原理及压敏功能结构的形成3．1 液相烧结与固相烧结3．1．1 氧化锌压敏陶瓷的烧结特点3．1．2 液相的形成3．1．3 液相传质3．1．4 晶界相的分布3．2 致密化过程3．2．1 坯体的致密化规律3．2．2 影响致密化的因素3．2．3 致密化理论分析3．3 ZnO-Bi2O3二元系统陶瓷的形成机理3．3．1 ZnO-Bi2O3二元系统相图3．3．2 ZnO-Bi2O3二元系统的烧成收缩和重量损失3．3．3 ZnO-Bi2O3二元系统的晶粒尺寸和气孔3．4 其他二元和三元系统的形成机理3．4．1 二元系统3．4．2 三元和多元系统3．5 典型多元氧化锌压敏陶瓷形成机理的基础研究3．5．1 晶相组成与相间反应3．5．2 晶相共生关系的分析3．5．3 添加剂的作用3．5．4 实际应用性研究3．6 晶粒中的次晶界．3．6．1 氧化锌晶粒中的次晶界现象3．6．2 影响次晶界的因素3．6．3 次晶界的形成机制3．6．4 次晶界和主晶界对电气性能的影响3．7 对氧化锌压敏陶瓷晶界相研究的最新进展参考文献第4章氧化锌压敏陶瓷的热处理效应和高温热释电现象4．1 氧化锌压敏陶瓷的热处理效应4．1．1 热处理工艺对氧化锌压敏陶瓷性能的影响4．1．2 热处理气氛对氧化锌压敏陶瓷性能的影响4．1．3 氧在氧化锌压敏陶瓷体中扩散重要性的实验证明4．1．4 热处理对氧化锌陶瓷压敏性能长期稳定性及对交流漏电流两种分量的影响4．1．5 氧化锌压敏电阻热处理机理的理论分析4．2 高温热释电现象4．2．1 Bi2O3系和Pr2O3系氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电现象4．2．2 升温对氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电电流的影响4．2．3 热历史对Bi2O3系和Pr2O3系氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电I-T曲线的影响4．2．4 氧化锌压敏陶瓷材料的高温热释电现象的分析讨论参考文献第二篇氧化锌压敏陶瓷电阻片制造工艺第5章氧化压敏陶瓷制造用原材料及其质量控制5．1 氧化锌5．1．1 氧化锌的一般性质5．1．2 氧化锌的半导体性质5．1．3 氧化锌的制造方法5．1．4 氧化锌在氧化锌压敏陶瓷的作用、选择与质量控制5．2 添加物原料5．2．1 常用添加物原料的一般理化性能5．2．2 添加物原料的热性能5．2．3 添加物原料的X衍射分析5．2．4 添加物原料的pH、粒度分布与颗粒形貌5．2．5 添加物原料的作用5．2．6 添加物原料的技术要求与质量控制5．3 有机原材料5．3．1 聚乙烯醇5．3．2 分散剂5．3．3 消泡剂5．3．4 润滑剂5．3．5 增塑剂5．3．6 乙基纤维素5．3．7 三氯乙烯5．4 其他材料参考文献第6章氧化锌避雷器陶瓷电阻片的制造工艺6．1 氧化锌陶瓷压敏电阻配方与工艺设计原则6．1．1 根据用途设计配方6．1．2 根据添加物的作用选择不同添加物成分及添加量6．1．3 配方与制造工艺的配合6．1．4 典型的避雷器用氧化锌压敏电阻片的生产工艺流程与工艺装备6．2 添加剂原料的细化处理与氧化锌混合粉料的制备6．2．1 添加剂配料与细化处理6．2．2 添加剂细磨粒度对压敏电阻器主要电气性能的影响6．2．3 制备氧化锌与添加剂混合浆料的胶体物理化学基础（文章摘自： ）。
ZnO及其纳米结构的性质与应用
ZnO及其纳米结构的性质与应用本文将综述ZnO及其纳米结构的性质与应用等方面的内容。
1.ZnO的形貌与晶体结构按形貌来分，有单晶ZnO，薄膜ZnO、纳米结构ZnO，纳米结构又分为纳米点、纳米颗粒、纳米线、纳米棒（纳米柱）、纳米管、纳米花、纳米片（纳米带）、纳米弹簧、纳米环、纳米梳、纳米钉（纳米针）、纳米笼、纳米四足体、塔状纳米结构、盘状纳米结构、星状纳米结构、支状纳米结构、中空纳米微球、纳米阵列等。
按晶体结构来分，ZnO又有六方对称铅锌矿结构、四方岩盐矿结构和闪锌矿结构，其中六方对称铅锌矿结构为稳定相结构。
在不同的环境下制备出的ZnO的结构与形貌都不尽相同，而不同的结构与形貌又表现出不同的性质，有不同的应用。
2.ZnO的性质及应用纳米氧化锌材料具有诸多优良的性质，总的来说，可分为三个方面，一是作为半导体材料所具有的性质，二是作为纳米材料而具有的性质，三是其自身独有的性质。
2.1作为半导体材料的ZnO在半导体产业中，一般将Si、Ge称为第一代半导体材料；将GaAs(砷化镓) 、InP(磷化铟) 、GaP(磷化镓)等称为第二代半导体材料；而将宽禁带( Eg >2. 3eV) 的SiC(碳化硅) 、GaN(氮化镓)和金刚石等称为第三代半导体材料。
[1]通常状态下，ZnO是直接宽带隙n型半导体材料，室温下的禁带宽度是3.3eV，是第三代半导体材料中的典型代表。
因而其具有第三代半导体材料所具有的诸多优良性质，比如发光特性、光电特性、电学性质、压阻特性、铁磁性质等。
2.1.1发光特性在半导体中，处于激发态的电子可以向较低的能级跃迁，以光辐射的形式释放出能量，这就是半导体的发光现象。
[2]LED产业中比较有代表性的半导体材料是GaN、SiC、ZnO和金刚石，虽然GaN 与SiC的工艺已经比较成熟，但SiC发光效率低，而ZnO在某些方面具有比GaN更优越的性能，如：熔点、激子束缚能和激子增益更高、外延生长温度低、成本低、易刻蚀而使后继工艺加工更方便等。
氧化锌在陶瓷中的作用有哪些？
氧化锌在陶瓷中的作用有哪些？
氧化锌，也就是ZnO，是一种无色的固体物质。
在陶瓷工业中，氧化锌可担任着多种作用。
陶瓷中氧化锌的作用
氧化锌在陶瓷中可以担任着多种作用，主要包括：
1. 提高陶瓷的韧性与硬度
氧化锌能显著提高陶瓷的韧性和硬度，这是因为锌离子能够部分代替陶瓷材料晶格中的铝、硅，使得晶体结构更加稳定。
因为氧化锌的加入，提高了陶瓷材料的抗压强度，并缩小了晶格间隙，从而降低了裂纹扩展和破碎。
2. 促进陶瓷的烧结
氧化锌在陶瓷中的另一个作用是促进烧结。
加入氧化锌粉末后，会引起表面张力的减小，并且降低烧结温度，从而能够使得陶瓷材料在相对较低的温度下完成烧结，节约了能源和时间。
另外，氧化锌还可以和陶瓷材料中的氧化铝、二氧化硅等化合物反应生成新的化合物，从而促进烧结。
3. 控制陶瓷的颜色
氧化锌可以控制陶瓷颜色。
在黄色、褐色和不透明的陶瓷中添加一小量的氧化锌可以减少超细粒子的颗粒大小，从而改变了陶瓷的颜色，使其更加明亮并且更具透明度。
4. 抗氧化作用
氧化锌在陶瓷中还可以发挥抗氧化作用。
在一些高温环境下使用的陶瓷中，例如高温电气绝缘材料、防火材料以及高温炉料等等，氧化锌可以帮助陶瓷材料抵御氧化和腐蚀，从而延长其使用寿命。
结论
在陶瓷制造过程中，氧化锌具备多种作用。
它能够提高陶瓷材料的抗压强度和硬度、促进烧结、控制陶瓷的颜色以及发挥抗氧化作用。
因此，陶瓷制造者可以利用氧化锌，来提高自己的产品质量和市场竞争力。
氧化锌压敏陶瓷应用及制备
烧结时的相转变
由于主添加剂Bi203的熔点仅为817℃，所以实验中样品烧结时必 然有液相参与。与单纯的固相反应不同，液相烧结主要是溶解—沉积的 传质过程。通常情况下，液相的参与使物质的迁移率提高，因此晶粒 的生长速率要比固相烧结快得多。在烧结温度时Bi203变成液相，Ti02 迅速溶解在富铋的液相中。
图4理想的I-V特性曲线
图5 ZnO压敏电阻V-I特性曲线
如图5所示，图中曲线可分为三个区域，在预击穿区，压敏电阻表现为 欧姆特性，漏电流依赖于温度，在开关电压以上，可分为两个区域： 一个是非线性区域，即很小的电压增长，导致电流急速增大，甚至会 有105或 106数量级的变化；另一个是回升区，在很高的电压下，材料 又表现欧姆特性，与低压区类似。在非线性区域，电流—电压特性可表 示为下式：α为非线性系数，非线性系数可以达到很大，因此，即使电 压的变化很小，电流的变化却可以达到几个数量级。
反应式
2Bi203(I)+3Ti02(s)→Bi4(Ti04)3
由于ZnO在Bi4(Ti04)3液相中的溶解度大于在Bi203液相中的溶解度， 传质速率加快，导致晶粒生长速率加快。 同时在这一温度范围，有少量Ti02与ZnO发生反应生成Zn2Ti04尖晶 石相，Zn2Ti04尖晶石相钉扎在晶界阻碍晶粒长大。
安徽建筑大学 材料科学工程与科学实践
13级无机非金属材料
安徽建筑大学CDIO
探究掺杂二氧化钛对氧化锌压敏陶瓷性能的影响 指导老师：徐海燕老师 第二组
组员：毕利锋 杜宏波 江超 何云发 孙成浩
刘方军 黄景理 马状 ຫໍສະໝຸດ 伟儒 丁金平目录一. 二. 三. 四. 五. 六. 知识点总结 研究背景 实验方案 具体步骤 表征方法 结论
7. 排胶
氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能
氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷，就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。
功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性，在相应的工程和技术中起到了关键的作用。
这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。
2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种，它是指一定温度下，某一特定电压范围内，具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。
目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。
其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。
由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，压敏电阻α值（非线性指数）高( α>60，比SiC压敏电阻器10倍以上)，有可调整C值和较高的通流容量，因此得到广泛的应用。
在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。
3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。
在配方中常含有Bi 元素，其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO；此外，瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外，大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。
主晶相ZnO 是n型半导体，体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。
因此，外加电压几乎都集中在晶界层上，其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。
一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米，晶界层厚度为0．02～0．2 ；也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处，晶界相不连续，在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层，其性质对非线性特性起重要作用。
ZnO压敏陶瓷制造用有机原材料的选择及优化应用_续_
（接《电瓷避雷器》２００７年第３期第４６页）２分散剂分散剂是一种表面活性剂，为了便于理解分散剂的作用原理，首先介绍有关表面活性剂的理化性能，然后介绍适合于氧化锌浆料制备的表面活性剂，包括分散剂、消泡剂等。
ＺｎＯ水基浆料处于一种胶体状态，ＺｎＯ颗粒之间既受引力的作用，也受斥力的作用，当斥力势能大于ＶａｎｄｅｒＷａａｌｓ引力势能时，浆料才是稳定分散的。
斥力产生的机理有两种：双电层的电斥稳定机理和高聚物大分子的空间位阻稳定机理。
在水基浆料中，排斥能是两种机理共同作用的结果；在非水基浆料中，排斥能主要由高聚物分子的位阻作用提供。
当高分子聚合物以其非溶性基团锚固在固体颗粒表面时，其可溶性基团向介质中充分伸展，充当稳定因子，阻碍颗粒的沉降。
这便是高分子聚合物的空间位阻稳定机理，分散剂使粉料均匀地分散在浆料中。
在ＺｎＯ陶瓷浆料中必须添加分散剂。
其作用是：利用其分散作用促使各成分分散混合均匀，最大限度降低浆料含水量，即浆料的固体浓度提高到６７％以上，才可能改善喷雾造粒粉料的物理性状（如：颗粒形状、粒度及其分布以及密度等）。
２．１表面活性剂［５，６］能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。
加入少量表面活性剂时，能大大降低溶剂（一般为水）的表面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡，以及加溶等一系列作用。
从化学结构上看，可将其看作是碳氢化合物，烃分子上加一个（或一个以上）极性取代基构成的。
此极性基可以是离子，也可以是不电离的基团，因此，可分为离子型和非离子型表面活性剂。
从分子结构特点看，表面活性剂总是由非极性的亲油（疏水的碳氢链部分）和极性的亲水（疏油的基团）共同构成的，因此，表面活性剂是一种两亲分子结构。
２．２阴离子（或负离子）表面活性剂在实际应用中，阴离子表面活性剂是使用最多的一种。
阴离子表面活性剂按其亲水基不同分类，即：羧酸盐（Ｒ－ＣＯＯＭ）、硫酸酯盐（Ｒ－ＯＳＯ３Ｍ）、磺酸盐（Ｒ－ＳＯ３Ｍ）（Ｒ包括芳基）、磷酸酯盐（Ｒ－ＯＰＯ３Ｍ）、脂肪酰－肽缩合物（ＣＯＮＨＲ２ＣＯＯＨ），分子简式中的Ｍ为Ｎａ＋，Ｋ＋，ＮＨ４＋等离子。
氧化锌在陶瓷产业上的作用与用途
氧化锌又名锌白，一般为白色粉末，无臭无味，高温煅烧后呈现淡黄色，熔点为１９７５℃。
氧化锌是一种重要的陶瓷化工熔剂原料，特别在建筑陶瓷墙地砖釉料与低温瓷釉料用量较多。
在艺术陶瓷釉料中也广泛使用。
锌在釉中的作用与用途：氧化锌在釉中有较强的的助熔作用，能够降低釉的膨胀系数，提高产品的热稳定性，同时能增加釉面的光泽，提高釉的弹性。
在扩大熔融范围内的同时能够增加釉色的光彩。
不过在含有铬的黑釉中不宜使用。
概括地讲氧化锌主要用于以下几个方面，一是用作熔剂；氧化锌在低温熔块釉中作为熔剂使用时，一般用量在５％－１０％之间，在低温生料釉中用量普通为５％左右。
二是用作乳浊剂：在含有氧化铝较高的釉料中加入氧化锌，可提高釉面的乳浊性。
因为氧化锌能与Ａ１２Ｏ３生成锌尖晶石ＺｎＯＡ１２Ｏ３晶体。
在含锌乳浊釉中，Ａ１２Ｏ３能够提高釉面的白度和乳浊度。
ＳｉＯ２则可以提高釉面的光泽。
三是用作结晶剂：在艺术釉结晶釉中，氧化锌是不可缺少的结晶剂，在熔釉急冷却时，就形成为较大的晶体花纹，非常漂亮。
在结晶釉中、氧化锌的用量高达２０－３０％。
四、用以制作钴天蓝釉：氧化锌在钴天蓝釉中是非常重要的助熔剂，它能够使氧化钴在釉中形成美丽的天蓝色。
五、用作陶瓷颜料：由于具有较强的助熔剂作用，氧化锌可以作为陶瓷颜料助熔剂，矿化剂及釉料载体。
氧化锌在使用中也应该注意以下几点：１、在使用前须经过高温煅烧，煅烧温度在１２００℃左右。
如果不煅烧直接加入生釉中，将会影响釉料的工艺性能。
在加入熔块料中则无需煅烧。
２、氧化锌在釉料中用量过大将会影响釉面光泽。
３、氧化锌对某些色釉有不佳影响，尤其是铬釉。
值得一提的是佛山部分陶瓷企业通过长期研究发现，氧化锌还可以在减少陶瓷墙地砖的吸水率方面有特效。
业内人士认为，在陶瓷釉料配方中采用细度１０００目左右的氧化锌粉末，由于颗粒尺寸的细微化，比表面增加，使吸水率降低。
当然，目数越高，氧化锌的价格越高，所带来的生产成本越高。
但是不可否认，这些知名陶瓷企业正利用这项技术将公司的产品与其他的产品档次大大拉开，取得更多的利润。
ZnO纳米材料的制备与应用
1.1 纳米材料概述上世纪70年代纳米颗粒材料问世，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，80年代中期以后，成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点。
纳米材料研究的内涵不断的扩大，从最初的纳米颗粒（纳米晶、纳米相、纳米非晶等）以及由它们组成的薄膜与块体，到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料（包括凝胶和气凝胶）[1]。
纳米微粒的粒径一般在1～100nm，具有粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大等特点，其组成的材料具有量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应，不同寻常的电学、磁学、光学和化学活性等特性，已在化工、制药、微电子、环境、能源、材料、军事、医学等领域展示了广泛的应用前景[2]。
1.2 氧化锌（ZnO）概述氧化锌（ZnO）是一种新型无机化工材料，它既是性能优良的压电、热电和铁电材料，同时也是一种新型的宽禁带半导体材料，被广泛应用于橡胶、染料、油墨、涂料、玻璃、压电陶瓷、气体传感器、图像记录材料、光电子及日用化工等领域，特别是纳米ZnO用于毛织物的后整理，使织物具有抗菌除臭、消毒、抗紫外线的功能，国内外在纳米ZnO制备和应用领域的研究正在不断的加强和深化。
目前己经制备出了多种不同形貌的ZnO一维纳米材料，并在激光、场发射、光波导、非线性光学等领域上有了新的用途[3]。
1.2. 1纳米ZnO的性质纳米氧化锌为白色粉末，其粒子尺寸小，比表面积大，因而它具有明显的表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子遂道效应以及高透明度、高分散性等特点，使其在化学、光学、生物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能。
室温下，ZnO禁带宽度约为3.37eV，是一种新型的宽禁带直接带隙化合物半导体材料。
其激子束缚能高达60meV，在室温下不会全部分解，这意味着ZnO光致发光和受激辐射具有较低的闭值，因而更易在室温下实现高效受激发射。
ZnO被认为是一种更合适的用于室温或更高温度下的紫外光发射材料。
ZnO纳米材料的制备与应用
1.1 纳M材料概述上世纪70年代纳M颗粒材料问世,80年代中期在实验室合成了纳M块体材料,80年代中期以后,成为材料科学和凝聚态物理研究地前沿热点.纳M材料研究地内涵不断地扩大,从最初地纳M颗粒<纳M 晶、纳M相、纳M非晶等）以及由它们组成地薄膜与块体,到纳M 丝、纳M管、微孔和介孔材料<包括凝胶和气凝胶）[1].纳M微粒地粒径一般在 1～100nm,具有粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径地下降急剧增大等特点,其组成地材料具有量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应,不同寻常地电学、磁学、光学和化学活性等特性,已在化工、制药、微电子、环境、能源、材料、军事、医学等领域展示了广泛地应用前景[2].b5E2RGbCAP1.2氧化锌<ZnO）概述氧化锌<ZnO）是一种新型无机化工材料,它既是性能优良地压电、热电和铁电材料,同时也是一种新型地宽禁带半导体材料,被广泛应用于橡胶、染料、油墨、涂料、玻璃、压电陶瓷、气体传感器、图像记录材料、光电子及日用化工等领域,特别是纳MZnO用于毛织物地后整理,使织物具有抗菌除臭、消毒、抗紫外线地功能,国内外在纳MZnO制备和应用领域地研究正在不断地加强和深化.目前己经制备出了多种不同形貌地ZnO一维纳M材料,并在激光、场发射、光波导、非线性光学等领域上有了新地用途[3].p1EanqFDPw1.2. 1纳MZnO地性质纳M氧化锌为白色粉末,其粒子尺寸小,比表面积大,因而它具有明显地表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子遂道效应以及高透明度、高分散性等特点,使其在化学、光学、生物和电学等方面表现出许多独特优异地物理和化学性能.室温下,ZnO禁带宽度约为3.37eV,是一种新型地宽禁带直接带隙化合物半导体材料.其激子束缚能高达60meV,在室温下不会全部分解,这意味着ZnO光致发光和受激辐射具有较低地闭值,因而更易在室温下实现高效受激发射.ZnO被认为是一种更合适地用于室温或更高温度下地紫外光发射材料.纳MZnO作为优异地半导体氧化物材料,在光电、化学方面表现出其他材料无可比拟地优越性能,主要是显著地量子限域效应和强烈地紫外吸收、低闽值高效光电特性、紫外激光发射以及压电、光催化及载流子传输等方面性质.此外,ZnO材料还具有高地熔点和热稳定性、制备简单、高机械强度和较低地电子诱生缺陷等优点,是一种来源广泛、成本低、毒性小,具有生物相容性地天然材料[4].DXDiTa9E3d1.2.2ZnO材料制备方法纳MZnO地制备方法很多,按照制备地环境是气体还是液体,一般可以分为固相法、气相法和液相法.固相法也称为固相化学反应法,是近几年来刚发展起来地一种价廉而又简易地全新地方法.它是把金属氧化物或其盐按照配方充分混合,研磨后进行煅烧,最终得到金属氧化物地超微粒子.它主要包括热分解法、固相反应法和机械粉碎法等.所谓气相法主要是指在制备地过程中,源物质是气相或者通过一定地过程转化为气相,随后通过一定地机理形成所需纳M材料地方法.因此根据其源物质转化为气相地途径不同气相法主要包括化学气相氧化法、激光诱导化学气相沉积法<LICVD）、气相冷凝法、喷雾热解法、金属有机化学气相沉积<MOCVD）等.根据传递能量地方式或者载体不同,液相法可分为溶剂热法、水热法、化学反应自组装法、微乳液法、模板法、有机物辅助热液法等.其中气相法是现今制备ZnO 一维纳M材料地主要方法.随着科技地发展,目前己经有一些方法不属于上述两种方法,比如像光刻现在也可以制备纳M材料.下面详细介绍几种主要地制备方法、形成机理及其进展.RTCrpUDGiT<1）固相法[5]固相法是将两种物质分别研磨、混合后,再充分研磨得到前驱物,最后经加热分解得纳M颗粒.这种方法地优点是简便易行,适应面广.但由于生成地例子容易结团,必须经常依赖机械粉碎,而且配料不是很准确,难免出现组成不均匀地现象.5PCzVD7HxA<2）气相法①化学气相氧化法Mitarai[6]以O2 为氧源,锌粉为原料,在高温下<823-1300K）,以N2作载气,发生以下氧化还原反应：jLBHrnAILg2Zn+O2→2ZnOYokoSuyama 在1123~1343K地范围内把锌蒸气气相氧化获得了纳MZnO,透射电镜观察表明,所得粉体为球状和类四角锥体两种形状.此法制得地纳M氧化锌,粒径在10~20nm.该法原料易得,产品粒度细,单分散性好.但反应往往不完全,从而导致产品纯度降低.xHAQX74J0X②激光诱导化学气相沉积法<LICVD）[7]EI-shallM.S.等利用反应气体分子对特定波长激光束地吸收,引起气体分子激光分解、热解、光敏化和激光诱导化学合成反应,在一定反应条件下合成纳M粒子.纳MZnO是以惰性气体为载气,以锌盐为原料,用 CWCO2激光器为热源加热反应原料,使之与氧发生反应生成地LICVD法具有能量转换效率高,粒子大小均一,且不团聚,粒径大小可准确控制等优点.但成本高,产率低,难以实现工业化生产.LDAYtRyKfE③气相冷凝法[8]该法通过真空蒸发、加热、高频感应等方法将氧化锌物料气化或形成等离子体,再经气相骤冷、成核,控制晶体长大,制备纳M粉体.该法反应速度快,制得地产品纯度高、结晶组织好.但对技术设备要求较高.Zzz6ZB2Ltk④喷雾热解法赵新宇等[9]利用喷雾热解技术,以二水合醋酸锌为前驱体合成ZnO纳M粒子.二水合醋酸锌水溶液经雾化为气溶胶微液滴,液滴在反应器中经蒸发、干燥、热解、烧结等过程得到产物粒子,粒子由袋式过滤器收集,尾气经检测净化后排空.dvzfvkwMI1⑤金属有机物化学气相沉积<MOCVD）[10]MOCVD技术是生长化合物半导体最常用地技术.用MOCVD技术生长一维ZnO纳M结构,一个比较重要地优点是可以实现材料地阵列化.选择合适地催化剂和衬底,以及合适地流量和气压,可以让纳M材料垂直衬底生长.比如控制催化剂在衬底上地大小和分布,可以实现ZnO地阵列化,及有序可控生长,为以后纳M器件地开发和应用打下基础.rqyn14ZNXI<3）液相法①水热和溶剂热法[10]水热法地原理是将反应物和水在高压釜中加热到高温高压,在水热地条件下加速离子反应和促进水解反应,使一些在常温常压下反应速度很慢地热力学反应,在水热条件下可实现反应快速化.无机晶体材料地溶剂热合成研究是近二十年发展起来地,主要是指在非水有机溶剂热条件下地合成,用于区别水热合成,非水溶剂同时也起到传递压力,媒介和矿化剂地作用.非水溶剂代替水,不仅扩大了水热技术地应用范围,而且能够实现通常条件下无法实现地反应.水热及溶剂热合成与固相合成地差别主要在于反应机理上,固相反应地机理主要以界面扩散为其特点,而水热与溶剂热反应主要以液相反应为其特点.在溶剂热地条件下,由于ZnO地稳定相是六方相,加上极性生长,较易得到ZnO地一维纳M材料.EmxvxOtOco②化学反应自组装法[10]自组装法通常是在特定溶剂中及合适地溶液条件下,由原子、分子形成确定组分地原子团、超分子、分子集合体、纳M颗粒以及其他尺度地粒子基元,然后再经过组装成为具有纳M结构地介观材料和器件.自组装体系一般包括人工纳M结构组装体系,纳M结构自组装体系和分子自组装体系.人工自组装纳M结构由于仪器所限,目前还处于探索阶段.而纳M结构地自组装体系主要通过弱地和较小方向性地非共价键,如氢键、范德华力和弱地离子键协同作用把原子、离子或者分子连接在一起构筑成一个纳M结构.SixE2yXPq5③微乳液法微乳液是利用两种互不相溶地溶剂在表面活性剂地作用下形成均匀地乳液,从乳液中析出固体从而制备出一定粒径地纳M粉体.它通常是由表面活性剂、助表面活性剂,通常为醇类、油相和水相按照适当地比例组成地各向同性、热力学稳定、低粘度、外观透明或半透明、粒径在纳M级地水包油或油包水地分散体系.6ewMyirQFL 用于制备纳M结构地反相微乳液体系一般由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂组成地界面三相构成.水核被表面活性剂与助表面活性剂组成地单分子层界面所包围,形成单一均匀地纳M级空间,所以可以看作一个“微型反应器”.由于微乳液是热力学稳定体系,在一定条件下具有保持稳定尺寸、自组装和自复制地能力,因此微乳液给人们提供了制备均匀尺寸纳M微粒地理想微环境.其中,新组织是相当重要地步骤[2].反相微乳液由于液滴直径小、分散性好,可控地粒径分布和形状,同时实验装置简单、操作容易等优点,所以这种方法被广泛地应用于制备多种无极功能纳M材料.kavU42VRUs④模板法[11]所谓模板合成就是将具有纳M结构、价廉易得、形状容易控制地物质作为模子,通过物理或化学地方法将相关材料沉积到模板地孔中或表面,而后移去模板,得到具有模板规范形貌与尺寸地纳M材料地过程.模板法与湿化学法<沉淀法、水热合成法等）、气相化学法、溶胶-凝胶法、分子束外延、射线照射法等相比具有诸多优点,主要表现在：<Ⅰ）多数模板不仅可以方便地合成,而且其性质可在广泛范围内精确调控；<Ⅱ）合成过程相对简单,很多方法适合批量生产；<Ⅲ）可同时解决纳M材料地尺寸与形状控制及分散稳定性问题；<Ⅳ）特别适合一维纳M材料,如纳M线、纳M管和纳M带地合成.因此模板合成是公认地合成纳M材料及纳M阵列地最理想方法.利用模板方法可以制备金属、半导体、碳、聚合物和其它材料组成地纳M管和纳M线,它们可以是单组分材料,也可以是复合材料,或在管内甚至可包裹生物材料.由于模板法在材料合成方面具有特别地优势,因此,模板技术在光学材料、磁性材料、光电材料、生物材料方面具有广阔地应用前景.y6v3ALoS891.2.3ZnO纳M材料地应用ZnO作为一种新型地半导体材料,对它地研究已取得了较大地进展,范围已涵盖了ZnO体单晶、薄膜、量子点、量子线以及ZnO传感器、表面声波器件及发光管等器件地研究和制作.特别是近几年,纳MZnO以其独特地优点取得了令人瞩目地进展.目前国际上已制备出各种形状地ZnO纳M材料,除了纳M线外,ZnO纳M带、纳M棒、纳M列阵、纳M弹簧、纳M环已经合成出来,并有广泛地应用前景.在ZnO中掺杂Mg、Co等元素可以实现带隙调节,有望开发出紫外、绿光,特别是蓝光等多种发光器件,之后随着具有铁磁性半导体<比如Mn掺杂InAs和GaAs）地发现,稀磁半导体,吸引了众多研究者地目光,这是因为传统半导体是不具磁性地,而稀磁半导体可以在不改变传统半导体其他性质地情况下引入磁性,具有优异地磁、磁光、磁电性能,在高密度非易失性存储器、磁感应器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域具有重要应用,已成为当今材料研究领域中地热点[4].M2ub6vSTnP<1）陶瓷工业陶瓷材料是材料地三大支柱之一,传统陶瓷材料地应用有较大地限制,随着纳M技术地广泛应用,纳M陶瓷随之产生.纳M陶瓷被誉为“万能材料”或“面向21世纪地新材料”.所谓纳M陶瓷,是指显微结构中地物相具有纳M级尺度地陶瓷材料.加之ZnO地陶瓷制品具有抗菌除臭和分解有机物地自洁作用,且降低了陶瓷地烧成温度,覆盖力强,使陶瓷制品光亮如镜.经过纳M氧化锌抗菌处理过地产品可制浴缸、地板砖、墙壁、卫生间及桌石.0YujCfmUCw<2）橡胶工业橡胶工业是氧化锌消费地大户.高速耐磨地橡胶制品,如飞机轮胎、高级轿车用地轮胎等就是使用ZnO做填充料,它能使橡胶制品抗摩擦着火,使用寿命长,难以老化.目前,普通氧化锌已逐渐被活性ZnO取代.eUts8ZQVRd<3）纺织工业和日日化工业纳M氧化锌无毒、无味,对皮肤无刺激性,不分解,不变质,热稳定性好,本身为白色.且纳M氧化锌在阳光或紫外线照射下,在水和空气<氧气）中,能自行分解出自由移动地带负电地电子,同时留下带正电地空穴.这种空穴可以激活空气中地氧变为活性氧,有极强地化学活性,能与大多数有机物发生氧化反应<包括细菌在内地有机物）,从而把大多数病菌和病毒杀死.纳M氧化锌吸收紫外线地能力强,对UVA<长波320～400nm）和UVB<中波280～320 nm）均有屏蔽作用.鉴于以上特点,在纺织工业中可用于制造长期卧床病人和医院地消臭敷料、绷带、尿布、睡衣、窗帘及厕所用纺织品等；在日化工业中用于防晒剂和抗菌剂.sQsAEJkW5T<4）玻璃工业纳MZnO对紫外线吸收率可达95%以上,却可透过大于或等于85%地可见光.因此,可以用于汽车玻璃和建筑用玻璃,这种含纳MZnO地玻璃在屏蔽紫外线地同时,还可以杀菌,从而也是自洁玻璃.GMsIasNXkA<5）催化剂与光催化剂由于气体通过纳M材料地扩散速率为通过其他材料地上千倍,因此纳M颗粒是极好地催化剂.纳MZnO由于尺寸小、比表面积大、表面地键态与颗粒内部地不同、表面原子配位不全等,导致表面地活性位置增多,形成了凸凹不平地原子台阶,加大了反应接触面.因此,纳M催化剂地催化活性和选择性远远大于传统催化剂.纳M氧化锌还是一种很好地光催化剂.氧化锌作为光催化剂可以使水中地有害有机物质如有机氯化物、农药、界面活性剂、色素等分解,而且与普通粒子相比,几乎不引起光地散射,且有大地比表面积和宽地能带,因此被认为是极具应用前景地光催化剂之一.TIrRGchYzg<6）电子工业纳MZnO是在低压电子射线下唯一可发荧光地物质,光色为蓝色和红色.添加了ZnO、TiO2、MnO2等地陶瓷微粉,经烧结可制成具有高介常数,表面微平滑地片状体,用于制造陶瓷电容器.按制备条件不同,纳MZnO可获得光导电性、半导体和导电性等不同性质.利用这种变异,可用作图像记录材料,还可以利用其光导电性质用于电子摄影；利用半导体性质可作放电击穿记录纸；利用导电性质作电热记录纸等.其优点是无三废公害,画面质量好,可高速记录,能吸附色素进行彩色复印,酸蚀后有亲水性,可用于胶片印刷等.雷达波吸收材料<简称吸波材料）系指能有效地吸收入射雷达波并使其入射衰减地一类功能材料.利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化地性质,可以改变颗粒尺寸,控制吸收边地位移,制造具有一定频宽地微波吸收纳M材料,用于电磁波屏蔽、隐形飞机等.吸波材料地研究在国防上具有重大地意义,这“隐身材料”地发展和利用,是提高武器系统生存和突防能力地有效手段.纳M粉末是一种非常有前途地新型军用雷达波吸收剂.纳M氧化锌等金属氧化物由于质量轻、厚度薄、吸波能力强等优点,而成为吸波材料研究地热点之一.7EqZcWLZNX<7）涂料工业借助于传统地涂层技术,添加纳M材料,可进一步提高涂料防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等.纳M氧化锌可以明显地提高涂料地耐老化性能,可作为涂料地抗老化添加剂[12].lzq7IGf02E1.2.4 ZnO纳M材料地研究现状及发展2004年美国佐治亚理工学院王中林教授领导地研究小组首次得到了有压电效应地半导体纳M环结构.2006年又利用ZnO纳M线成功研制处世界上最小地纳M发电机.Bhattacharya[13]等通过激光脉冲沉寂地方法制备出了宽带隙地MgxZn1-xO合金薄膜.朋兴平等[14]采用射频反应溅射法在硅衬底上制备了不同Cu掺杂量地ZnO多晶薄膜,并对样品地结构和PL谱进行了测试,研究发现掺杂量和溅射功率都对ZnO薄膜发光特性有影响.何秋星等[15]采用双微乳液混合法制备纳MZnO粉体,确定了制备纳MZnO粉末较理想地工艺条件.周富荣等[16]以CTAB/正辛醇/煤油/氨水反胶束微乳体系,采用双微乳液混合法制备了纳MZnO,并得出纳MZnO为球形六方晶体.zvpgeqJ1hk随着高科技地迅速发展和对合成新材料地迫切需要,纳M氧化锌地开发研究必将日益受到人们地高度重视.虽然,目前对纳M氧化锌地研究已取得不少成果,新地制备工艺不断提出并得到应用,但仍存在一些关键技术问题需进一步研究解决：NrpoJac3v1<1）对合成纳M氧化锌地过程机理缺乏深入地研究,对控制微粒地形状、分布、粒度、性能及团聚体地控制与分散等技术地研究还很不够.1nowfTG4KI<2）工艺地稳定性、质量可重复性地控制及纳M粉体地保存、运输技术问题.<3）现有地制备技术还不成熟,对工艺条件地研究还不够,已取得地成果大都停留在实验室和小规模生产阶段,对生产规模扩大时将涉及地问题,目前研究地很少.fjnFLDa5Zo<4）对纳M氧化锌地合成装置缺乏工程研究,能够进行工业化生产地设备有待进一步研究和改进.<5）深入对纳M氧化锌材料地性能测试和表征手段急需改进[4].。
(完整版)ZnO陶瓷及其应用
ZnO陶瓷及其应用压敏陶瓷介绍压敏陶瓷或称压敏变阻器，指对电压变化敏感的非线性电阻陶瓷（即电阻值与外加电压成显著的非线性关系），其伏安特性曲线如图。
当电压低于某一临界值时，压敏陶瓷的阻值非常高，几乎为一绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻值急剧减小，接近于导体。
从1931年日本将SiC用来吸收雷击突波以来，已经出现了多种压敏陶瓷电阻器的应用，如有线电话交换机用它消除电火花、硅整流器、彩色电视机用它吸收异常电压、微型电动机用它来吸收噪声及对电机进行过压保护和继电保护等制造压敏半导体陶瓷材料有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。
其中BaTiO3、Fe2O3利用的是电极与烧结体界面的非欧姆型，而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是晶界非欧姆特性。
目前应用最广、性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷。
可见ZnO远优于其他材料ZnO简介历史起源结构性能制备应用：（压敏陶瓷、掺杂半导体）前景历史起源人类很早便学会了使用氧化锌作涂料或外用医药，但是人类发现氧化锌的历史难以追溯。
氧化锌在古代和近代的另一主要用途是涂料，称为锌白。
在20世纪后半叶，氧化锌多用在了橡胶工业。
在20世纪70年代，氧化锌的第二大用途是是复印纸添加剂。
现在，晶粒微小的氧化锌开始在纳米材料领域扩展应用范围结构ZnO的晶体结构纤锌矿晶体结构，其中氧离子以六方密堆积排列，锌离子占据了一半四面体间隙。
也有立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构，纤锌矿结构在三者中稳定性最高，最常见ZnO的能带结构ZnO的能带由O2-满的2p能级和Zn2+空的4s能级所组成的。
当离子相互靠近而形成晶体时，这些能级就形成能带。
满的2p和空的4s之间的禁带宽度约为3.2~3.4 eV。
从禁带宽度看，室温下ZnO应是一绝缘体。
（禁带宽度是指一个带隙宽度(单位是电子伏特（eV))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从价带跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。
陶瓷用氧化锌
陶瓷用氧化锌简介陶瓷用氧化锌是一种常见的陶瓷材料添加剂，具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将从氧化锌的基本性质、制备方法、应用领域等方面进行详细介绍。
1. 氧化锌的基本性质氧化锌（化学式：ZnO）是一种无机化合物，具有白色结晶粉末的形态。
它具有以下基本性质：•物理性质：氧化锌的密度为5.61 g/cm³，熔点约为1975℃，沸点约为2360℃。
它是一种无定形物质，在高温下会熔化成液体状态。
•化学性质：氧化锌是一种亲电性较强的氧化物，具有良好的化学稳定性。
它可以与许多物质发生反应，如酸、碱等。
此外，氧化锌还具有光催化性能和半导体性质。
2. 氧化锌的制备方法氧化锌可以通过多种方法制备，常见的制备方法包括：•直接煅烧法：将锌金属在高温下与氧气反应，生成氧化锌。
这种方法简单易行，但需要高温条件和较长的反应时间。
•水热法：将适量的锌盐与碱溶液反应，在高温高压下形成氧化锌。
这种方法制备的氧化锌粉末颗粒较小，分散性好。
•溶胶-凝胶法：通过溶胶的形式将锌盐溶解在溶剂中，然后经过凝胶化处理，最终得到氧化锌凝胶。
此后，凝胶经过干燥和煅烧处理，得到氧化锌粉末。
3. 陶瓷用氧化锌的应用领域陶瓷用氧化锌由于其优异的性能，在陶瓷工业中有广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：•釉料添加剂：氧化锌可以作为釉料的添加剂，用于提高釉料的光亮度和透明度。
它可以促进釉料的熔融和流动性，使陶瓷制品表面更光滑、均匀。
•颜料：氧化锌可以作为陶瓷颜料的成分之一，用于调节陶瓷制品的颜色。
不同添加量的氧化锌可以使陶瓷制品呈现出不同的颜色，丰富了陶瓷制品的装饰效果。
•抛光剂：氧化锌可以作为陶瓷抛光剂的成分之一，用于提高陶瓷制品的光洁度和光泽度。
它可以填充陶瓷表面的微小孔隙，使陶瓷制品更加光滑细腻。
•陶瓷制品增强剂：氧化锌可以增强陶瓷制品的力学性能，提高其强度和硬度。
添加适量的氧化锌可以改善陶瓷制品的抗压、抗弯和抗冲击性能。
4. 总结陶瓷用氧化锌是一种常见的陶瓷材料添加剂，具有优异的性能和广泛的应用领域。
陶瓷的煅烧氧化锌
陶瓷的煅烧氧化锌一、引言陶瓷是一种古老而广泛应用的材料，它具有良好的耐热性和化学稳定性。
其中，煅烧是陶瓷制备过程中的重要步骤之一。
本文将重点介绍陶瓷中煅烧氧化锌的相关知识。
二、氧化锌的性质与应用氧化锌是一种白色粉末状物质，化学式为ZnO。
它具有高熔点、高硬度和良好的电学性能。
由于这些优异的特性，氧化锌在陶瓷工业中得到了广泛应用。
三、陶瓷中氧化锌的煅烧过程1. 原料准备：煅烧氧化锌的第一步是准备适当的原料。
通常使用氧化锌粉末作为原料，其粒径和纯度对最终产品的性能有着重要影响。
2. 煅烧温度：煅烧氧化锌的温度通常在800℃至1000℃之间。
在这个温度范围内，氧化锌粉末会发生晶格结构的改变，并逐渐形成陶瓷颗粒。
3. 煅烧时间：煅烧时间是控制陶瓷颗粒形成和晶体生长的重要参数。
过长或过短的煅烧时间都会对最终产品的性能产生不利影响。
4. 煅烧工艺：煅烧氧化锌的工艺条件包括煅烧温度、煅烧时间以及煅烧气氛等。
适当的煅烧工艺可以提高氧化锌陶瓷的致密度和力学性能。
四、煅烧氧化锌的影响因素1. 温度：煅烧温度是影响氧化锌陶瓷晶体生长和颗粒致密化的关键因素。
较高的温度有助于晶体生长，但过高的温度会导致颗粒团聚和晶体的过度生长。
2. 时间：煅烧时间越长，晶体生长越充分，颗粒致密度越高。
然而，过长的煅烧时间可能导致晶体过度长大，从而影响陶瓷的性能。
3. 气氛：煅烧气氛对煅烧氧化锌的晶体生长和颗粒致密化也有重要影响。
氧化性气氛有助于晶体生长，而还原性气氛则会导致晶体生长受限。
4. 原料性质：原料的粒径和纯度对煅烧氧化锌的效果有着重要影响。
较小的粒径和较高的纯度通常能够得到更好的煅烧效果。
五、煅烧氧化锌的应用煅烧氧化锌后得到的陶瓷材料具有良好的电学性能和化学稳定性，因此在电子器件、光学器件和陶瓷涂层等领域得到了广泛应用。
例如，在电子器件中，煅烧氧化锌可以用作导电材料或半导体材料；在光学器件中，煅烧氧化锌可以用作透明导电层或光学涂层。
纳米半导体ZnO的元素掺杂、结构及陶瓷介电性能的研究
纳米半导体ZnO的元素掺杂、结构及陶瓷介电性能的研究随着人类对科技的不断进步，纳米材料的应用越来越广泛，其在各个领域中的研究都备受关注。
其中，纳米半导体是热门的研究方向之一。
在这个领域中，ZnO纳米半导体因其优良的物理和化学性质而受到广泛关注。
本文将重点探讨ZnO纳米半导体的元素掺杂、结构及陶瓷介电性能，以期深入了解其性质和应用价值。
一、元素掺杂元素掺杂是纳米半导体研究中十分重要的一个方面。
掺杂可以改变纳米材料的电学性质，优化其能带结构，进而改善其光电性能。
ZnO纳米半导体中常用的掺杂元素包括铝、锂、铟等。
其中Al是掺杂效果最为明显的一种元素之一，它可以使ZnO纳米材料的导电性提高数个数量级，同时还能有效改善其光电效应和发光性能。
二、结构研究ZnO纳米半导体的结构研究主要包括晶体结构、表面结构和缺陷结构等方面。
其晶体结构主要为六方晶系，而表面结构则具有极高的表面能、表面缺陷等特性。
此外，ZnO纳米半导体的缺陷结构是其光电性能提升的关键之一。
在实际应用中，通过控制其缺陷结构，可以调节其光电性能和特殊性质，例如ZnO纳米材料的磁性、荧光等。
三、陶瓷介电性能陶瓷介电材料是一种具有低电阻、高电容和强耐电场的特殊材料。
ZnO纳米半导体由于天然的银中空结构，在不同的介电材料中具有相对较高的介电常数值，且在高电场下仍具有较高的抗电击穿能力。
因此，ZnO纳米半导体具有很好的应用潜力，可以应用于电容器、声波滤波器和微波元器件等领域。
总之，目前ZnO纳米半导体的研究还处于起步阶段，其性质和应用潜力仍有待深入探究。
本文主要介绍了其元素掺杂、结构及陶瓷介电性能等研究结果，未来还需进一步开展实验和理论模拟研究，不断拓展其应用范围，迎来更加丰硕的成果。
除了以上提到的元素掺杂、结构研究和陶瓷介电性能外，ZnO纳米半导体的研究还包括其光电化学性能、催化性能和生物应用等方面。
首先，ZnO纳米半导体在光电化学领域中有着广泛的应用。
《材料科学与工程综合实践》半导体ZnO陶瓷的制备和性能研究
《材料科学与工程综合实践》半导体ZnO陶瓷的制备和性能研究目录一、文献综述---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1研究背景 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1.1 氧化锌是什么------------------------------------------------------------------------------------- 11.1.2 研究氧化锌的意义 ------------------------------------------------------------------------------ 11.1.3 氧化锌的晶体结构 ------------------------------------------------------------------------------ 11.2研究现状 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.1半导体 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.2半导化 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2.3半导体氧化锌陶瓷的电导率范围 ----------------------------------------------------------- 31.2.4半导化方法----------------------------------------------------------------------------------------- 31.2.5半导体氧化锌陶瓷的现状 --------------------------------------------------------------------- 61.2.6铝掺杂氧化锌的合成及表征 ----------------------------------------- 错误!未定义书签。
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ZnO陶瓷及其应用
压敏陶瓷介绍
压敏陶瓷或称压敏变阻器，指对电压变化敏感的非线性电阻陶瓷（即电阻值与外加电压成显著的非线性关系），其伏安特性曲线如图。
当电压低于某一临界值时，压敏陶瓷的阻值非常高，几乎为一绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻值急剧减小，接近于导体。
已经出现了多种压敏陶瓷电阻器的应用，SiC用来吸收雷击突波以来，从1931年日本将微型电动机彩色电视机用它吸收异常电压、硅整流器、如有线电话交换机用它消除电火花、用它来吸收噪声及对电机进行过压保护和继电保护等、其中BaTiO3SnO2、、SrTiO3等。
BaTiO3SiC制造压敏半导体陶瓷材料有、ZnO、、Fe2O3利用的是晶界非欧姆特SrTiO3、ZnO、利用的是电极与烧结体界面的非欧姆型，Fe2O3而SiC ZnO压敏半导体陶瓷。
性。
目前应用最广、性能最好的是
远优于其他材料ZnO可见ZnO简介历史起源．
结构
性能
制备
应用：（压敏陶瓷、掺杂半导体）
前景
历史起源
人类很早便学会了使用氧化锌作涂料或外用医药，但是人类发现氧化锌的历史难以追溯。
氧化锌在古代和近代的另一主要用途是涂料，称为锌白。
在20世纪后半叶，氧化锌多用在了橡胶工业。
在20世纪70年代，氧化锌的第二大用途是是复印纸添加剂。
现在，晶粒微小的氧化锌开始在纳米材料领域扩展应用范围
结构
ZnO的晶体结构
纤锌矿晶体结构，其中氧离子以六方密堆积排列，锌离子占据了一半四面体间隙。
也有立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构，纤锌矿结构在三者中稳定性最高，最常见
ZnO的能带结构2+-2能级所组成的。
当离子相互靠近而形成晶4s空的Zn能级和2p满的
O的能带由ZnO．
体时，这些能级就形成能带。
满的2p和空的4s之间的禁带宽度约为3.2~3.4 eV。
从禁带宽度看，室温下ZnO应是一绝缘体。
（禁带宽度是指一个带隙宽度(单位是电子伏特（eV))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从价带跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。
绝缘体的禁带宽度一般很宽，约为3 ~ 6eV，半导体的禁带宽度较窄，约为0.1 ~ 2eV。
）
ZnO的半导体化有三种情况。
1.由于本证缺陷。
ZnO晶格结构间隙大，晶格中的Zn很容易脱离原来的位置进入间隙位置，形
成Zn空位。
离子，也可以形发生分解。
分解可以形成间隙Zn2.强制还原。
在高温低氧分压下ZnO 成氧空位。
3+3+3+3+中形成施等，这些阳离子在，，CrIn，GaZnO掺杂。
若引入高价阳离子，如3.Al2+++++形成受主电导。
置换，AgZn等，若掺入低价金属离子，主中心。
如Li在氧化气氛，，CuLi 的掺杂也可
以形成施主电导。
这种掺杂与气氛有关，如果在还原气氛中，Li2O压敏瓷的制备ZnO等金属氧化物，、Si、Sb、Cr、Bi、MnCo、Ba、Pb中加入ZnO压敏陶瓷通常是在ZnO等工序。
主要的制备方法为掺杂。
掺杂可用机械混按典型粉末工艺制造，烧结后进行涂Ag 半导体还可以制造有关热电材料的半导体合的方法，也可用化学方法。
同时掺杂制ZnO 压敏电阻的主要电参数ZnO 非线性系数的对数之间近似于直线关系。
用方程和E图中在大于Jb的某一电流范围内，J αC为常数）为电场强度，E/C）（J为电流密度，E（，这表示，另-lgJ=αlgEAA=αlgCJ= 。
“非线性系数”成为α因此将电阻的非线性特性越强，直线越陡，越大，α为直线的斜率，
α．
电流对1mA的值最大，附近的α因此常取与一般来说在一定几何形状下，电流在1mA的峰298K77K相较V，记为此外，非线性系数还和温度有关。
（应的电压为“压敏电压”1mA。
值升高且提前。
）
值（对照与电阻）C2值，电流时，在每毫米上的电压降为该压敏电阻的C定义：当变阻器上流过1mA/cm，又因为“越大，一定电流下所对应的电压值越高，因此常称为非线性电阻”Cα在一定时，材料常数它取决于材料的成分结构和制造工艺，所以又常称为“”漏电流．压敏电阻正常工作时流过的电流叫“漏电流”，与与电压和温度有关。
要使压敏电阻器正常可靠地工作，漏电电流必须尽可能小。
一般来说可控制在50微安到100微安之间。
在选择压敏电阻的工作电压时，必须根据允许的漏电流值。
电压温度系数
定义：在规定温度范围内，温度每变化一度，零功率条件下测得的压敏电压的相对变化率叫压敏电压的温度系数。
用来描述压敏电阻随着温度的上升，压敏电压下降的变化关系。
流通容量（或称流通能力或通流量）。
压敏电阻经过持续交、直流负载和高浪涌电流（浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。
由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流）的冲击后，I-V特性会发生蜕变现象。
这种蜕变，也称压敏电阻的老化。
对于实际应用来说这种老化是不允许的。
因此必须对经高浪涌电流冲击后的V1mA下降有所限制，并把下降多少作为衡量压敏电阻承受高浪涌电流冲击能力的尺度。
把满足V1mA下降要求的压敏电阻所能承受的某一波形的最大冲击电流叫做压敏电阻器的“通流容量”。
通流容量一方面给取决于冲击电流的峰值，一方面取决于冲击电流的持续时间，即取决于消耗的能量。
ZnO和SiC两种变阻器的特性比较。
压敏变阻器的应用压敏变阻器广泛地用作过压保护，高能流涌吸收，高压稳压等方面。
1、过压保护举例
正常工作时，压敏电阻两端电压较小，压敏电阻阻值较大，所产生的漏流很小。
异常情况发生时．
、稳压方面2 举例特性，所以负载两端电压的少许变化就会使流经压敏V由于压敏变
阻器有高的非线性I-（猜测：R，上的压降所补偿。
变阻器的电流Iv产生很大的变化，从而使电压增量几乎全在0稳压应用的应该始终处于击穿状态）
ZnO前景展望在一篇研究生论文中发现这个例
子．
最近发展了以某些过渡族元素氧化物和稀土氧化物为主要添加剂的氧化锌压敏电阻器。
表现出能量吸收容量大，在大电流时的非线性好，响应时间快，寿命长击穿电压大于等特性。
适用于做高压电站的浪涌放电器。
200V/mm 可见氧化锌压敏陶瓷的应用还是十分广阔的。
．。