本文關(guān)鍵詞：低成本厚膜發(fā)熱材料及電熱元件研究

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【摘要】：本論文針對(duì)目前傳統(tǒng)貴金屬材料厚膜發(fā)熱漿料及其厚膜發(fā)熱元件價(jià)格較高的問題,為了有效降低成本進(jìn)行的研究。傳統(tǒng)貴厚膜發(fā)熱元件價(jià)格之所以會(huì)居高不下,是因?yàn)殡娮鑼又惺褂觅F金屬作為功能相,因此為了有效降低成本,需要使用廉價(jià)的替代性好的低成本導(dǎo)電材料取代這些貴金屬功能相。對(duì)功能相YBCO(YBa2Cu3O7-x)進(jìn)行研究,制備YBCO材料室溫下最佳的電導(dǎo)率為5.238×105 S/m,通過簡(jiǎn)單計(jì)算,作為厚膜發(fā)熱材料使用時(shí),電阻率約為15×103 S/m就可以滿足要求,所以YBCO作為厚膜發(fā)熱漿料的功能相是能夠大致達(dá)到要求的;對(duì)YBCO材料的TCR系數(shù)測(cè)試表明,TCR系數(shù)呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù);經(jīng)過對(duì)樣品進(jìn)行XRD分析,當(dāng)燒結(jié)溫度為930℃時(shí),樣品中雜相最少,樣品的電導(dǎo)率最佳。對(duì)功能相LSMO(La0.7Sr0.3MnO3)進(jìn)行研究,測(cè)得室溫下最佳的電導(dǎo)率為8.051×105 S/m,通過上文計(jì)算,電阻率約為15×103 S/m就可以滿足要求,LSMO完全滿足作為厚膜發(fā)熱漿料的功能相的要求;對(duì)LSMO材料的TCR系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,TCR系數(shù)呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù),且峰值燒結(jié)溫度越高的樣品,電導(dǎo)率的熱穩(wěn)定性越好;對(duì)LSMO的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究,最適合的峰值燒結(jié)溫度為1200℃,樣品的電導(dǎo)率最佳。對(duì)功能相ZnO進(jìn)行研究,測(cè)得室溫下最佳的電導(dǎo)率較大,達(dá)到30kΩ,通過上文研究表明是由于電極與ZnO陶瓷之間存在肖特基接觸而造成的,通過更換使用適配的電極,電阻率降低為0.79Ω·cm;對(duì)ZnO的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究,最適合的峰值燒結(jié)溫度為1200℃,樣品的電導(dǎo)率最佳。采用絲網(wǎng)印刷方法制備厚膜發(fā)熱元件,對(duì)絲網(wǎng)印刷的方法工藝條件的研究表明,厚膜功能相印刷時(shí),印刷層數(shù)為3層較為合適。對(duì)于YBCO發(fā)熱電阻厚膜,最佳厚膜燒結(jié)溫度為800℃,保溫時(shí)間120 min,在此條件下可獲得最小方阻的YBCO發(fā)熱厚膜電阻,此時(shí)方阻為80.5Ω/□,電阻溫度系數(shù)為-1063.857 ppm/℃。對(duì)于LSMO發(fā)熱厚膜,最佳厚膜燒結(jié)溫度為1100℃,保溫時(shí)間為120 min,在此條件下可獲得最小方阻的YBCO發(fā)熱厚膜電阻,此時(shí)方阻為56.88Ω/□,電阻溫度系數(shù)為-2258.59 ppm/℃。對(duì)于ZnO發(fā)熱厚膜,由于要配備特殊的含Zn的電極漿料而且需要在N2氣氛下燒結(jié),成本較高,與本論文所探討的需要低成本的初衷不符,因此本文沒有對(duì)其厚膜材料進(jìn)行進(jìn)一步研究。對(duì)氧化鋁陶瓷基片以及功能相材料進(jìn)行熱膨脹系數(shù)分析,分析表明氧化鋁陶瓷基片熱膨脹系數(shù)為7.6056×10-6/K,YBCO功能相熱膨脹系數(shù)為14.4942×10-6/K,LSMO功能相熱膨脹系數(shù)為13.7×10-6/K。功能相材料熱膨脹系數(shù)與氧化鋁陶瓷基片熱膨脹系數(shù)較為接近,符合制備厚膜發(fā)熱元件要求。對(duì)制備的厚膜發(fā)熱元件的性能測(cè)試表明,兩種材料制備的厚膜發(fā)熱元件都能有效的工作。
【關(guān)鍵詞】：YBCO LSMO Zn O 厚膜發(fā)熱 絲網(wǎng)印刷
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34;TM54
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 厚膜發(fā)熱元件概述12-17
• 1.1.1 厚膜發(fā)熱元件的研究背景13-16
• 1.1.2 厚膜發(fā)熱元件的性能參數(shù)16-17
• 1.2 低成本厚膜發(fā)熱電阻漿料概述17-19
• 1.3 發(fā)熱厚膜電阻的導(dǎo)電理論19-27
• 1.3.1 發(fā)熱厚膜電阻的微觀結(jié)構(gòu)19-22
• 1.3.2 厚膜電阻導(dǎo)電機(jī)理的研究現(xiàn)狀22-27
• 1.4 低成本發(fā)熱厚膜的研究意義27-28
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容28-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)研究及分析測(cè)試方法30-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)用主要原料及設(shè)備30-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)用主要原料30
• 2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備30-31
• 2.2 主要實(shí)驗(yàn)分析方法31-35
• 2.2.1 XRD分析31-32
• 2.2.2 電導(dǎo)率分析32-34
• 2.2.3 電阻-溫度系數(shù)分析34
• 2.2.4 SEM分析34-35
• 2.3 電阻漿料的制備35-37
• 2.3.1 功能相制備35-36
• 2.3.2 有機(jī)載體的制備36-37
• 2.4 厚膜發(fā)熱元件的制備與性能表征37-38
• 2.5 厚膜電阻的性能表征38-39
• 第三章 低成本厚膜功能相制備研究39-53
• 3.1 YBCO功能相研究39-44
• 3.1.1 YBCO的導(dǎo)電機(jī)理39-40
• 3.1.2 YBCO的電導(dǎo)率研究40
• 3.1.3 測(cè)試樣品制備40-42
• 3.1.4 測(cè)試結(jié)果分析42-43
• 3.1.5 電阻溫度系數(shù)分析43-44
• 3.1.6 XRD研究44
• 3.2 LSMO功能相研究44-48
• 3.2.1 LSMO導(dǎo)電機(jī)理研究44-45
• 3.2.2 LSMO電導(dǎo)率研究45-47
• 3.2.3 測(cè)試結(jié)果分析47
• 3.2.4 電阻溫度系數(shù)研究47-48
• 3.3 ZnO功能相研究48-52
• 3.3.1 ZnO的導(dǎo)電機(jī)理48-50
• 3.3.2 ZnO電導(dǎo)率研究50-51
• 3.3.3 ZnO的電導(dǎo)率研究51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 厚膜發(fā)熱元件研究53-69
• 4.1 絲網(wǎng)印刷制備厚膜研究54-56
• 4.1.1 絲網(wǎng)印刷原理54
• 4.1.2 絲網(wǎng)印刷的技術(shù)參數(shù)54-56
• 4.1.3 發(fā)熱厚膜制備工藝流程56
• 4.2 功能相材料及陶瓷基片的熱膨脹系數(shù)研究56-59
• 4.2.1 陶瓷基片熱膨脹系數(shù)研究56-58
• 4.2.2 YBCO熱膨脹系數(shù)分析58
• 4.2.3 LSMO熱膨脹系數(shù)研究58-59
• 4.3 YBCO發(fā)熱厚膜的性能研究59-63
• 4.3.1 YBCO厚膜發(fā)熱層的電導(dǎo)率研究59-61
• 4.3.2 YBCO厚膜發(fā)熱層的TCR研究61-62
• 4.3.3 YBCO厚膜電阻的SEM分析62-63
• 4.4 LSMO發(fā)熱厚膜的性能研究63-65
• 4.4.1 LSMO厚膜發(fā)熱層的電導(dǎo)率研究63
• 4.4.2 LSMO厚膜發(fā)熱層的TCR研究63-64
• 4.4.3 LSMO厚膜電阻的SEM分析64-65
• 4.5 厚膜發(fā)熱元件的測(cè)試65-67
• 4.5.1 YBCO厚膜發(fā)熱元件測(cè)試66
• 4.5.2 LSMO厚膜發(fā)熱元件測(cè)試66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻碩期間取得的研究成果76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 韓國(guó)靜;大幅面絲網(wǎng)印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D];西安理工大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：893944