材料期刊网

掺镧改性钛酸钡湿敏陶瓷元件

王智民 , 韩基新 , 刘静波

无机材料学报

以La(OAc)₃、Ba(OAc)₂、Ti(OⁿBu)₄为起始物, 采用共溶-水凝胶法经陈化获得湿凝胶, 干燥后制得干凝胶, 研磨过筛和埋渗电极、加压成
型为素坯, 经不同温度和保温时间烧结, 制得掺镧La_xBa_1-xTiO₃陶?瓷传感元件系列 (x=0.00, 0.05, 0.10, 0.20, 0.30), 测试其阻-湿特
性, 从中获得了具有良好特性参数的湿敏陶瓷及其主要工艺条件(x=0.10, 1350℃/1h), 阻-湿特性在工作湿度范围内(相对湿度RH=32.8%～93.6%)的平均灵敏度S=5×10⁴kΩ/RH(%), 线性相关因子r=0.998, 响应时间τ=110s, 湿滞低于4%, 湿敏选择性良好
: 对H₂, CH₄, CH₂=CH₂, CH₃CH=CH₂, CO, C₆H₆ 和CH₃CH₂OH(g)七种气体具有抗干扰性能. 应用SEM, AFM及XRF对陶瓷的显微结构和
元素含量进行测定, 确定了陶瓷的显微组织, 晶粒尺寸, 晶相结构, 表面粗糙度和全元素分析. 讨论了掺镧改性的可能机理: La³⁺不等价取代Ba²⁺, 引起Ti⁴⁺捕获一个自由电子而变价为Ti³⁺, 该?电子在适宜的陶瓷显微结构下受水分子影响易于进入导带, 使掺镧钛酸钡得以
半导化; 半径较小的La³⁺取代半径较大的Ba²⁺, 则降低四方晶相的晶格畸变度δ, 即晶轴比c/a变小, 使四方晶格的不对称性及各向
异性?降低, 从而减少陶瓷烧结后冷却过程中内应力引起的破裂.

关键词: 掺镧改性钛酸钡La_xBa_1-xTiO₃ , ceramic element , humidity sensitivity , microstructure characterization