[发明专利]一种高性能NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高性能NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用。该材料包含以下质量百分比计的组分：MnO₂ 70～85％，Ni₂O₃ 3～15％，TiO₂ 3～10％，Cr₂O₃ 1～5％，Fe₂O₃ 0.5～5％，Ba₄LiNb₃O₁₂ 0.5～4％，Li₃(Ti_1/2Mg_1/2)O₃ 0.3～4％，LiCrSi₂O₆ 0.2～3％。该NTC热敏陶瓷材料的室温电阻率(ρ_25℃)为2.5×10⁷～8.0×10⁷Ω·cm，材料常数B值为6813～7623K(在25～300℃范围内)。本发明制得的NTC热敏陶瓷材料灵敏度高，在温区内工作稳定，适合温度的精确测量，可用作制备高性能NTC热敏传感器。

技术领域

本发明属于信息功能材料领域，特别涉及一种高性能NTC热敏陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

NTC(negative temperature coefficient，负温度系数)热敏电阻是指随温度升高而其阻值降低的电阻，由于其对温度敏感、响应快、测量精度高，广泛应用于温度测量、温度控制、温度补偿、抑制浪涌电流等方面。NTC热敏电阻陶瓷材料是研究广泛的热敏电阻材料，它通常使用过渡金属元素镍、铜、铝、锰、铬等氧化物组成。NTC热敏电阻的电阻率与温度的关系符合Arrhenius指数关系：ρ＝ρ₀exp(E_a/kT)，ρ和ρ₀分别为温度在T(绝对温度)和无穷大时的电阻率，k是玻尔兹曼常数，E_a是活化能。热敏材料通常采用室温(25℃)下的电阻率和热敏常数B表征，热敏常数与活化能的关系为：B＝E_a/k，热敏常数B与材料活化能成正比。NTC热敏电阻的温度-电阻特性可表示为：R＝R₀exp(B(1/T-1/T₀))，R、R₀分别为T、T₀(绝对温度)时的电阻，电阻温度系数为：α_T＝1/R(dR/dT)＝-B/T²，热敏常数B表征了NTC热敏电阻对温度的敏感性，B值越大，NTC热敏电阻的电阻对于温度的变化率越大，材料对温度敏感性越好。常用的NTC热敏电阻的B值为2000～6000K。为了提高高温时NTC热敏电阻的灵敏度，B值应在6000K以上。由于NTC材料阻值随温度的增加而减小，为了获得较强的信号，要求NTC材料具有较高的室温电阻和高的材料常数B值，为适应25～300℃的测温，因此需要开发高电阻率和高B值的NTC热敏电阻材料。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高性能NTC热敏陶瓷材料。

本发明的另一目的在于提供所述高性能NTC热敏陶瓷材料的制备方法。

本发明的又一目的在于提供所述高性能NTC热敏陶瓷材料的应用。