中科院新疆理化所NTC熱敏電阻材料研究取得系列進展

　　NTC熱敏電阻具有測溫精度和可靠性高、互換性好、易實現遠程測量和控制等特點，廣泛應用于穩壓、溫度補償、抑制浪涌電流、溫度檢測以及通訊設備的遠距離控制等方面。因此多年來，設計和開發新型熱敏電阻材料、復合熱敏材料及高溫熱敏電阻材料一直是熱敏電阻材料領域的研究熱點。

　　中科院新疆理化技術研究所敏感材料與器件課題組*從事熱敏電阻材料的研究，在新型熱敏電阻材料探索、材料制備及器件設計等方面做了大量研究，取得了一系列重要研究成果。

　　該課題組針對熱敏電阻材料一致性、穩定性差，精度、重復性不高，阻值漂移等問題，利用Mg2+在尖晶石結構中的靈活占位有利于抑制材料中第二相的析出，增強材料的老化穩定性，通過在Mn-Ni-Co-O三元體系摻雜Mg，降低了材料的阻值漂移，使熱敏電阻具有了良好的熱穩定性。相關研究成果以Effect of Mg substitution on microstructure and electrical properties of Mn1.25 Ni0.75Co1.0−xMgxO4 (0≤ x≤ 1) NTC ceramics為題，發表在Journal of Materials Science: Materials in Electronics(2012,23: 851-857)上。

　　利用尖晶石結構和鈣鈦礦結構材料的復合，可達到單一相結構材料所不能獲得的優異電學特性，該課題組科研人員采用導電性較高的鈣鈦礦結構的LaMnO3材料，并選擇與La3+半徑比較接近的Ca2+進行A位取代，然后將其與較高靈敏度的尖晶石相NiMn2O4材料復合。通過調整Ca的含量、鈣鈦礦-尖晶石相材料的質量配比，可獲得ρ25比較小(<10Ωcm)與B值較大(>2600K)的組合，有望作為抑制浪涌電流的NTC熱敏電阻器。相關研究成果以Effect of CaO-doped in NiMn2O4–LaMnO3 composite ceramics on microstructure and electrical properties為題，發表在Journal of Materials Science: Materials in Electronics上。

　　新型高溫熱敏電阻材料的研究與開發一直是熱敏電阻研究領域的熱點。稀土氧化物多是高阻相的高溫穩定材料，由稀土氧化物與鈣鈦礦型材料形成的復合材料在高溫及還原性氣氛環境中有良好的穩定性。常愛民研究員帶領其團隊采用Y2O3，CeO2與YCr0.5Mn0.5O3復合，發現該材料系列有較優異的耐高溫性能。該復合材料經過復阻抗分析后，發現其電阻隨溫度升高而降低主要來源于晶界電阻的降低;對其微觀電導研究發現，晶界弛豫行為和晶界電導是由不同的缺陷造成的，弛豫行為可能是由空間電荷的弛豫機制造成，而晶界電導是由于材料的氧空位造成。相關研究成果以Complex impedance analysis of (Y2O3+CeO2)–YCr0.5Mn0.5O3 composite NTC ceramics為題，發表在Journal of Alloys and Compounds(2012,512: 132-139)上。

　　NTC熱敏電阻粉體材料的制備工藝作為提高熱敏電阻陶瓷材料性能的方法，一直以來被廣泛研究。該課題組采用共沉淀法制備了Fe摻雜Ni0.9Co0.8Mn1.3-xFexO4熱敏電阻粉體，并通過DT/TGA, XRD, FTIR, SEM，電性能及阻抗分析儀對材料進行了表征和測試。研究表明，電阻率和B值可通過Fe的含量而調節，其有望作為寬溫區熱敏電阻材料而使用。相關研究成果以Preparation and characterization of Fe3+-doped Ni0.9Co0.8Mn1.3−xFexO4(0≤x≤0.7) negative temperature coefficient ceramic materials為題，發表在Microelectronic Engineering(2011, 88: 2934-2940)上。