[发明专利]适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明公开一种适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料及制备方法，本发明所提供的NTC热敏陶瓷材料，以MnSO₄·H₂O、CoSO₄·7H₂O、NiSO₄·6H₂O为原料，掺杂碱金属碳酸盐，采用溶胶凝胶法制备尖晶石相负温度系数热敏陶瓷材料，其化学通式为Mn_1.2Ni_0.3Co_1.5‑xR_xO₄；其中，R为Li、Na或K；x取值范围为0‑0.15。通过本发明的制备方法所获得NTC热敏陶瓷材料，通过碱金属Li/Na/K掺杂Mn_1.2Ni_0.3Co_1.5O₄，调控Li/Na/K的比例进而改变电学性能参数，使材料具有低材料常数B值高阻值的特点，能够用于低温领域温度传感器中的热敏材料，能够用于‑120℃至70℃低温NTC热敏陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及热敏材料技术领域，主要涉及一种适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料及制备方法。

背景技术

日常生活中很多材料器件的特性都会随着温度而发生变化，这些材料可作为温度传感器的核心材料。基于热敏材料的温度传感器广泛应用于航天、海洋、家电医疗以及汽车等领域。负温度系数热敏电阻（NTCR）按适用温区分为低温（＜-60℃）、常温（-60-300℃）、高温（＞300℃）NTCR。然而常温以及低温NTCR更具有应用的普遍性。国内外关于热敏陶瓷材料研究主要通过掺杂、复合以及制备工艺改善对材料性能进行优化。一般的热敏陶瓷材料为高B值高阻值或高B值低阻值，然而低B值高阻值材料存在一定的研究空白。低B值可应用在电路温度补偿和低温测量，适用于室温以下温区的热敏陶瓷材料要求较低B值和较高的电阻率。负温度系数尖晶石结构的氧化物组成广泛，但低B值高阻值可用的尖晶石氧化物少之又少。2009年陈初升团队首次将低B值的Fe_0.5Cu_0.2Ni_0.66Mn_1.64O₄中引入稳定的Zr_0.84Y_0.16O_1.92的复合材料，B值为2842K，ρ25℃=10479 Ω•cm满足应用需求的低B值高阻值热敏材料。2019年常爱民团队通过制备了宽温区核壳结构的Co_1.5Mn _1.2Ni_0.3O₄@Al₂O₃材料B值为3846.79K,ρ25℃=536.68 Ω•cm。市面上可选择的适用于室温及低温温区的NTC（NegativeTemperature Coefficient，负温度系数）热敏陶瓷材料仍然很少。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料及制备方法，该材料以MnSO₄·H₂O、CoSO₄·7H₂O、NiSO₄·6H₂O为原料，通过掺杂碱金属Li/Na/K能够制备得到具有低材料常数B值高阻值特点的NTC热敏陶瓷材料，旨在提供一种新的适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料。

本发明的技术方案如下：

一种适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料，其中，其化学通式为Mn_1.2Ni_0.3Co_1.5-xR_xO₄；其中，R为Li、Na或K；x取值范围为0-0.15。

所述的适用于室温及低温温区的NTC热敏陶瓷材料，其中，x为0.05-0.15。