新型无铋ZnO压敏陶瓷组成设计及微观机理研究

基本信息
批准号:51807195
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:田甜
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑嘹赢,刘文斌,孙倩影,黄翔,李威威,商静
关键词:
非线性伏安特性ZnO压敏陶瓷新组成设计微观特性介电特性
结项摘要

ZnO varistors have been extensively used in protection devices against transient voltage surges in electrical and electronic systems owing to their excellent nonlinear current–voltage properties. The conventional ZnO-Bi2O3, ZnO-Pr6O11, ZnO-V2O5-based systems now meet a big challenge due to the high volatility, the reaction with Ag/Pd inner electrode, high costs, low amount in earth and toxicity, which greatly limit their promising applications. Based on the potential ability to form nonlinear I-V characteristic of Cr2O3, we now propose a new type ZnO-Cr2O3 varistor to solve the present problems of the conventional ZnO varistors. In this project, composition design, properties control and microstructure mechanism will be studied. Transition metal oxides will be introduced to optimize the varistor properties; the effect of dopants on the microstructure and properties will be discussed; the microstructure mechanism of the nonlinear I-V behavior will be deeply investigated by the combination of microstructure and local electrical performance analysis, which lay the foundation for improving the performance and design the new type ZnO-Cr2O3 varistor for applications.

ZnO压敏电阻具有优异的非线性伏安特性,可用来吸收浪涌电压,在电子、电力、交通、航天等领域发挥重要的关键器件保护作用。传统ZnO-Bi2O3、ZnO-Pr6O11、ZnO-V2O5系压敏陶瓷因存在易挥发、与电极反应、原料稀缺、有毒等问题,从而严重制约了其应用潜力。为此,研制新型高性能压敏材料是当前的发展前沿。本课题基于Cr2O3显示出的形成非线性伏安特性的潜在可能,拟开展新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷的组成设计、制备、性能调控及微观机理研究。通过引入过渡族金属氧化物优化组成设计;研究添加剂对晶界势垒和压敏性能的调控规律;结合晶界结构、缺陷类型的精细表征和微区伏安特性的原位表征,获得高性能新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷,并阐明其形成非线性伏安特性的微观物理机制和晶界势垒调控机制,为新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷的创新研发和深度应用提供重要科学依据。

项目摘要

ZnO压敏电阻具有优异的非线性伏安特性,可用来吸收浪涌电压,在电子、电力、交通、航天等领域发挥重要的关键器件保护作用。传统ZnO-Bi2O3、ZnO-Pr6O11、ZnO-V2O5系压敏陶瓷因存在易挥发、与电极反应、原料稀缺、有毒等问题,从而严重制约了其应用潜力。为此,研制新型高性能压敏材料是当前的发展前沿。本课题开展了新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷的组成设计、制备、性能调控及微观机理研究。研究表明以Cr为形成非线性的添加剂,Ca、Co、Sb为增加非线性的添加剂,获得了高性能新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷,非线性系数高达219,漏电流低于0.2 μA/cm2,性能优于目前现有的压敏陶瓷。结合晶界结构、缺陷类型的精细表征和微区电势特性的原位表征,阐明Cr是形成非线性伏安特性的关键元素,容易在晶界聚集,形成受主缺陷,从而形成晶界势垒;Ca、Co、Sb有助于增加晶粒的费米能级高度从而增加晶界势垒,提高非线性系数,降低漏电流,本研究为新型ZnO-Cr2O3系压敏陶瓷的创新研发和深度应用提供重要科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
5

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017

田甜的其他基金

批准号:61605116
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802923
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703297
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801818
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672533
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30100165
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501612
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701417
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61503220
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301022
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71601033
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61100202
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601475
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

ZnO压敏陶瓷热激发电流机理的研究

批准号:50477023
批准年份:2004
负责人:李盛涛
学科分类:E0702
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
2

ZnO-稀土系压敏陶瓷介质老化机理的研究

批准号:50747047
批准年份:2007
负责人:李建英
学科分类:E0702
资助金额:9.00
项目类别:专项基金项目
3

冲击老化对ZnO压敏陶瓷缺陷结构的影响

批准号:50977071
批准年份:2009
负责人:李建英
学科分类:E0702
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
4

基于弛豫性调控的KNN基无铅透明压铁电陶瓷的组成设计、微观缺陷与电光性能研究

批准号:51572163
批准年份:2015
负责人:杨祖培
学科分类:E0206
资助金额:64.00
项目类别:面上项目