[发明专利]适用于宽温区测温的高精度热敏电阻材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种适用于宽温区测温的高精度热敏电阻材料及其制备方法，该材料以二氧化铈、三氧化二钕、三氧化二钐、五氧化二钒、五氧化二铌和五氧化二钽为原料，按化学组成为Cesubgt;1‑2x/subgt;(NdSm)subgt;x/subgt;(VNbTa)subgt;1/3/subgt;Osubgt;4/subgt;，其中0≤x≤1/3，经混合研磨、预烧、冷等静压成型、高温烧结、涂烧电极，即得到材料常数为Bsubgt;200℃/600℃/subgt;=4633 K‑5689 K，温度150℃时电阻率为1.04×10supgt;7/supgt;‑1.78×10supgt;5/supgt;Ω.cm，lnρ和1000/T的线性拟合Pearson’s r系数均≥999.57‰，温度600℃老化1000小时后电阻漂移率≤2.6%的宽温区高精度热敏电阻材料，该热敏电阻材料性能稳定，一致性好，在‑50—550℃的宽温度范围内具有明显的负温度系数特性，适合制造适用于宽温区测温的高精度热敏电阻器。

技术领域

本发明涉及一种适用于宽温区测温的高精度热敏电阻材料及其制备方法。

背景技术

高熵陶瓷因其独特的结构特征和熵工程而引发的有趣功能特性在广泛的领域中吸引了越来越多的兴趣，这为调整氧化物陶瓷的成分，微观结构和性能带来了机遇。最近的报道显示高熵氧化物陶瓷中实际上存在高密度位错(约10⁹mm^-2)，重要的是高密度位错是热力学稳定的，因为构型熵增益可以补偿氧化物陶瓷中刚性离子/共价键引起的大应变。在氧化物陶瓷中建立稳定的高密度位错，将为调整氧化物陶瓷的机械、化学、电学和传输特性等带来前所未有的机会。

高熵效应在高熵陶瓷中是非常重要的，一方面它们能够在极端温度、压力和化学环境下保持单相，在各种应用中表现出优异的稳定性和复原力。另一方面它们能够形成位错基局部可塑性区并成为块状陶瓷中的额外增韧机制以解决一直以来限制陶瓷广泛应用的脆性问题。当然高熵效应给氧化物陶瓷邻域带来的变革远不止于此，对于NTC热敏陶瓷而言，高构型熵提升了陶瓷整体的稳定性，而高密度位错对氧离子的传输也有着难得的抑制作用。在一些氧化物陶瓷中，高密度位错可以形成一个笼罩在晶界附近的扩散屏障，抑制氧离子从晶界向内部的扩散。这将有利于解决NTC热敏陶瓷中多价态金属阳离子发生的复杂且多样的现象，特别是阳离子电荷歧化的温度依赖性导致的复杂氧非化学计量行为。

离子固体中的位错是拓扑扩展缺陷，在多个长度尺度上调节成分、应变和电荷。因此，它们提供了额外的自由度来定制离子和电子传输，超出了本体掺杂固有的限制。高密度位错对NTC热敏陶瓷的优化是可预见的，温度依赖氧非化学计量行为的解决将有助于热敏陶瓷的性能突破并提升NTC热敏陶瓷在温度传感器领域的应用前景。CeNbO_4+δ是混合电子-氧离子导电材料、具有良好的负温度系数热敏特性，而且通过配置构型熵策略调控陶瓷材料中的位错密度以抑制氧离子的传导能力，进而改变材料中氧离子传导对陶瓷产生的不利影响。借此可以通过配置构型熵策略调节CeNbO_4+δ陶瓷的电输运特性和高温稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种适用于宽温区测温的高精度热敏电阻材料及其制备方法，该材料以二氧化铈、三氧化二钕、三氧化二钐、五氧化二钒、五氧化二铌和五氧化二钽为原料，经混合研磨、预烧、冷等静压成型、高温烧结、涂烧电极，即得到材料常数为B_{200℃/600℃}＝4633K-5689K，温度150℃时电阻率为1.04×10⁷-1.78×10⁵Ω.cm，lnρ和1000/T的线性拟合Pearson’s r系数均≥999.57‰，温度600℃老化1000小时后电阻漂移率≤2.6％的宽温区高精度热敏电阻材料，该热敏电阻材料性能稳定，一致性好，在-50—550℃的宽温度范围内具有明显的负温度系数特性，适合制造高温热敏电阻器。