低价钒的氧化物与LAS微晶玻璃复合材料的制备与导电性能研究

论文摘要

低价钒的氧化物在随温度的变化过程中会发生相变,伴随这些相变的过程,低价钒的各种物理性能也会发生突变,其中就包括电导性能和比容的突变。比容的突变易使块体的钒氧化物陶瓷碎裂,于是很难用单一的钒氧化物制得功能性器件。借助与有机或无机材料的复合,是开发利用低价钒氧化物的有效途径。本课题在总结比较了前人研究的基础上,试图用微晶玻璃作为基体材料,与低价钒的氧化物进行复合,从而得出能获得具有微晶玻璃和低价钒氧化物双重性能的磁波加热和热敏材料。研究内容主要从以下几个方面展开:1、 研究了作为基体材料的微晶玻璃的基本物理和化学性能。首先用三点法测定了微晶玻璃的抗弯强度,测得LiAlSi3O8微晶玻璃的抗弯最大正应力在110MPa左右;同时采用水解滴定法测定微晶玻璃的耐水腐蚀性能,结果显示微晶玻璃的耐水腐蚀性能非常优秀;另外实验采用示差法测定了微晶玻璃的热膨胀系数,结果表明微晶玻璃在常用的温度下,热胀系数非常小,可以认定为基本不变形。微晶玻璃的这些良好物理化学性能为复合材料应用于各种环境中提供了依据与保证。2、 低价钒的氧化物与微晶玻璃复合。V2O3-微晶玻璃复合材料是直接用V2O5与未结晶的LAS玻璃粉混合压片成型后,于氢气气氛中烧结成型的,这个过程中同时完成了V2O3的还原、LAS的形核结晶及V2O3与微晶玻璃的复合这三个步骤;而VO2-微晶玻璃复合材料则是以还原好的VO2与未结晶的LAS玻璃粉末在惰性气体中烧结而成的。3、 研究了复合材料的组成结构。用X-RD分析了复合后的材料的成分,发现复合材料中的主要晶相为低价钒的氧化物（V2O3或VO2） 以及LiAlSi3O8两种晶相。以SEM观察复合材料的表面和断面,发现复合材料结构致密,除了结晶相以外,复合材料中还存在大量的玻璃态物质,低价钒的氧化物被这种玻璃态物质所紧紧包覆。4、 复合材料电学性能的研究。实验研究了不同体积分数的低价钒的氧化物的电导性能情况,得出了复合材料的导电体积阈值在5%-10%之间的某个点。在浙大硕士学位论文摘要对复合材料的温阻性能研究过程中发现,随着温度的升高,不管是vo:还是vZ氏与微晶玻璃复合的材料,都表现出了明显的NTC性能。但是只有低温下（约1 ooK）的vZO3一微晶玻璃复合材料出现了大幅度的电导率突变（大于5个数量级）,其余条件下均未出现所期望的电阻突变情况。于此,作者判断,是由于玻璃态物质的存在抑制了低价钒的氧化物在高温下的相变,同时微晶玻璃中的某些元素的存在影响了VZO3在低温下的相变情况。关键词:三氧化二钒二氧化钒微晶玻璃体积闽值温阻特性

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 复合材料导电理论
• 1.2.1 导电机理
• 1.2.2 影响因素
• 1.2.3 有效介质普适方程
• 1.3 基体材料——微晶玻璃
• 1.3.1 微晶玻璃及研究现状
• 1.3.2 微晶玻璃的应用
• 第二章 课题背景及研究方案
• 2.1 课题背景
• 2.1.1 热敏电阻材料的研究
• 2.1.2 低价钒的氧化物研究现状
• 2.2 研究方案
• 2.2.1 原材料的选取
• 2.2.2 研究的目标与意义
• 2.2.3 研究内容
• 第三章 LAS微晶玻璃性能测定
• 3.1 微晶玻璃的制备方法
• 3.2 微晶玻璃抗弯强度的测试
• 3.3 微晶玻璃耐水性能测试
• 3.4 微晶玻璃热膨胀系数的测定
• 3.5 小结
• 第四章 材料复合成型实验
• 4.1 五氧化二钒的还原
• 4.1.1 三氧化二钒的制备方法
• 4.1.2 二氧化钒的制备方法
• 4.2 复合成型
• 4.2.1 微晶玻璃密度的确定
• 4.2.2 复合材料的原料粉用量
• 4.2.3 混合粉料的球磨
• 4.2.4 压制预制件及烧结
• 第五章 复合材料的结构与电学性能
• 5.1 复合材料的结构
• 5.1.1 SEM分析
• 5.1.2 EDAX分析
• 5.2 复合材料的电学性能
• 5.2.1 复合材料导电体积闽值的分析
• 5.2.2 复合材料的温阻特性
• 5.3 结果分析
• 第六章 结论
• 参考文献