(3)纳米材料知识

纳米技术的本质在于在分子水平上控制单个原子，创造出分子结构完全不同的较大物体的能力。与约1纳米（10-9米）大小的单个分子或分子集合体的运动过程相比，在约10-9 米至10-7米（1-100纳米，10纳米是一根头发的直径的1／1000倍）范围内的结构物的运动过程表现出明显的变化，纳米技术涉及的是物质系统，这些物质系统因其结构和组成的大小达到纳米级而呈现出异常的、显着改善的物理、化学和生物特性、现象及过程。纳米技术的目的在于通过从原子、分子和超分子层面掌握结构和装置来探索这些特性．并学会有效地制造和利用这些装置。保持稳定的界面，使纳米结构分别在微米尺度和宏观尺度结合起来是另一个目标。
　　依据在大尺度下所观察到的运动过程不可能预测到存在于纳米尺度下的新的运动过程。其运动过程最重要的变化并不是由巨量尺寸递减顺序引起的，而是由新观察到的、属纳米尺度下固有的或在纳来人度下占支配地位的现象，如：尺寸限制、两界面支配现象或量子力学等所引起的。一旦能够掌握特征尺寸。也就有可能超出入类目前所知道的、所能够想象的切实可行的办法来提高材料的特性和装置的功能。减小结构的尺寸会导致许多实体，如碳纳米管、量子线和量子点、薄膜、DNA结构和激光发射体等产生特殊的性质．只要我们能发现并充分利用其基本原理，这些新型的材料和装置将预示着又一次科技革新。

 (4).PTC知识
　　热敏电阻器按其阻温度系数分为正温度系数（PTC）热敏电阻器和负温度系数（NTC）热敏电阻电阻器。PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，实为正温度系数之意，NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，实为负温度系数之意。京都公司开发的热敏电阻以PTC热敏电阻器为主。PTC热敏电阻器是一种以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料，当温度达到某定值时，其电阻值会显着增加，特别是在居里温度点附近电阻值跃升有3--7个数量级。利用其基本的电阻--温度特性、电压--电流特性与电流-时间特性，PTC系列热敏电阻已广泛应用于工业电子设备、汽车及家用电器等产品中，以达到自动消磁，过流保护，马达启动，恒温加热，温度补偿，传感，延时等作用。

自1950年荷兰菲力浦公司的海曼等人发现BaTiO3系陶瓷半导化后可获得正温度系数（PTC）特性以来，人们对它的了解越来越深刻。与此同时，在其应用领域已渗透到日常生活、工农业技术、通讯、宇航等各个领域，且正处于上升时期，大有一发不可收拾之势。形成这种状况的原因在于PTC热敏电阻具有其独特的电一热这一物理性能。目前正处于对PTC陶瓷材料性能的进一步优化和对PTC陶瓷元件应用的进一步推广的阶段。总之，PTC热敏电阻器的应用是当今最为热门而前景又十分宽广的新型应用技术。

PTC元件的实用化始于60年代初期。最早的商品是作为电路中的温度补偿元件。随后，广泛用于电机过热保护、彩电消磁限流及恒温发热等场合。我国对PTC元件的研制始于1964年.
电阻--温度特性（R--T特性）

指在规定电压下，PTC热敏电阻器的零功率电阻值与电阻体温度之间的关系。

电压--电流特性（V-I特性）

在25摄氏度静止空气中，加在热敏电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系。

电流-时间特性（I-T特性）

指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间的变化特性。开始加电压瞬间的电流称为起始电流，平衡时的电流称为残余电流。

(5).钛酸钡的制造方法

国际上电子陶瓷粉体材料生产技术的发展大体上分为三个阶段，即五十年代兴起的高温固相生产技术，八十年代建立的共沉淀技术及九十年代开发成功的水热技术。

（1）高温固相技术 - 钛酸盐粉体材料的传统生产技术
　　高温固相技术是以碳酸盐或和氧化物为原料，经过球磨混合后在高温下焙烧而生产电子陶瓷粉体材料的工艺。
　　在此工艺过程中，原料要经过多次球磨和粉碎，难免混入一些杂质，造成产品纯度较低，钛酸盐物相含量一般不到90%。虽然此工艺设备简单，但是技术含量低；由于焙烧温度高达 1000°C以上，造成粉体颗粒间有较高团聚，而且颗粒度较大且不均匀、纯度低、产品性能不稳定，不能用于生产高质量的元器件。
　　（2）共沉淀技术 - 改进的高温固相生产技术
　　共沉淀技术是改进的高温固相技术，具体就是先将金属硝酸盐或氯化物水溶液按一定摩尔比混合，然后加入沉淀剂，得到均匀的共沉淀物，沉淀物经洗涤、干燥后再进行热分解从而制得钛酸盐电子陶瓷粉体。
　　同高温固相技术相比，共沉淀技术可以生产具有较好化学计量组成的电子陶瓷粉体，所生产的粉体性能优于传统高温技术生产的粉体，日、美等国在八十年代拟用共沉淀技术代替高温固相技术，但是由于工艺技术本身的原因，以草酸法生产钛酸钡为例，(C2O4)2-对TiO2+和Ba2+的络和度不同，在制得的产品中会出现缺钡现象，导致烧结性能降低，所以此项技术没有大面积推广。
　　BaCl2?2H2O + TiCl4 +2H2C2O4?2H2O =BaTiO(C2O4)2?4H2O + 6HCl + H2O
　　25～225℃ BaTiO(C2O4)2?4H2O→BaTiO(C2O4)2 + 4H2O
　　225～465℃ BaTiO(C2O4)2→BaCO3 + TiO2 + CO + 2CO2
　　465～700℃ BaCO3 + TiO2→BaTiO3 + CO2
　　（3）溶胶-凝胶法
　　溶胶-凝胶法是另一类重要的制备粉体的方法。该方法不仅可以用来制备无机粉体材料，还可以制备有机/无机的杂化复合材料。传统的溶胶-凝胶法一般采用有机金属醇盐为原料，通过水解、聚合、干燥等过程得到固体的前驱物，最后再经适当热处理得到粉体材料。由于采用金属醇盐为原料，使该方法成本较高。由于凝胶化过程较慢，因此一般合成周期较长。另外，一些不容易通过水解聚合的金属如碱金属较难牢固地结合到凝胶网络中，从而使得该方法制得的粉体种类有限。
　　（4）燃烧合成
　　又名自蔓延高温合成，已成为制备高性能陶瓷材料的一项新技术，这种新工艺已成功地用于复相陶瓷的制备，如TiC-Al2O3两相陶瓷的合成。像这样的复相陶瓷具备了优越的性能，这能克服陶瓷材料本身缺点"脆性"。这种烧结方法具有反应温度高、反应迅速、不需要外界提供能源等优点，是一种经济、高效的无机难熔材料的合成方法。
　　（5）喷雾热解法
　　金属盐溶液经压缩空气由贲嘴喷出而雾化，喷雾后生成的液滴大小随着喷嘴而改变，液滴受热分解生成超微粒子。例如，将Mg(NO3)2- Al(NO3)3水溶液与甲醇混合喷雾热解(T=800°C)合成镁铝尖晶石，产物粒径为几十纳米。
　　（6）水热技术 - 最先进的电子陶瓷粉体生产技术
　　水热技术具有生产成本低，甚至比高温固相技术的生产成本还要低，但是所生产的产品质量是高温固相技术和共沉淀技术都不能比拟的。另外，水热技术的原材料来源广，金属钛盐、二氧化钛及其它盐类均可作为水热工艺的原料，因此水热技术从诞生那天起就被化工界权威人士称为"永恒的技术"、"二十一世纪的化工技术"。水热技术的最大
特点是可以生产高纯度的钛酸盐电子陶瓷粉体材料，粉体中有效物相纯度可达99.99%，且可以通过调节工艺条件有效控制产品的颗粒性质。众所周知，作为电子陶瓷粉体材料，粉体物相、颗粒大小、形态和颗粒均一性等都直接影响电子器件的性能和质量，不同的应用要求电子陶瓷粉体具有不同的颗粒形态，因此，利用水热技术生产具有不同颗粒性质的钛酸盐电子陶瓷粉体材料就显得比其它技术更为优越。
　　技术特点：
　　水热法制备的电子陶瓷粉体具有晶粒发育完整、粒度小、且分布均匀，颗粒团聚轻、可使用较为便宜的物料、易得到合适的化学计量物和晶型，可以通过多种方法合成等优点。尤其是水热法制备的电子陶瓷粉体毋需高温煅烧，避免了煅烧过程中造成的晶粒长大、缺陷和团聚形成、杂质引入，因此所得的粉体具有较高的烧结活性。