鑭系鈣鈦礦氧化物涂層的制備工藝與電性能研究.pdf

1、鑭系鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)aMO3(M=Cr、Mn等)耐酸、堿腐蝕，高溫物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，摻雜堿土金屬離子部分取代La位，或摻雜過渡金屬元素部分取代M位，可改變電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、催化等性能，但晶體結(jié)構(gòu)基本保持穩(wěn)定，在半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、發(fā)光材料和催化劑等領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注。本研究以錳酸鑭和鉻酸鑭為研究對象，探討在熱敏涂層、電熱涂層以及熱控涂層等方面的應(yīng)用潛力。采用絲網(wǎng)印刷工藝對溶膠-凝膠法制備的La1-xSrxMnO3粉體和La1-xCaxCr

2、O3粉體分別制備涂層，研究了制備工藝及摻雜量對涂層質(zhì)量、導(dǎo)電性的影響規(guī)律，探討了La1-xSrxMnO3涂層的金屬相-絕緣相轉(zhuǎn)變及在不同溫區(qū)的導(dǎo)電機(jī)制。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)研究了絲網(wǎng)印刷關(guān)鍵工藝參數(shù)對La1-xSrxMnO3(x=0.1～0.5)涂層質(zhì)量和導(dǎo)電性的影響規(guī)律。不銹鋼絲網(wǎng)制備的涂層比用尼龍絲網(wǎng)制備的涂層表面質(zhì)量好，導(dǎo)電性更均勻;接觸式印刷時制備的涂層太薄，而非接觸印刷可以獲得較為理想的涂層厚度，用高

3、目數(shù)的絲網(wǎng)可得到更為均勻的涂層厚度及導(dǎo)電性，表面質(zhì)量也較高;不同目數(shù)絲網(wǎng)制備的涂層在400K～700K范圍內(nèi)的導(dǎo)電機(jī)制更加符合絕熱小極化子躍遷模型，且絲網(wǎng)目數(shù)對高溫導(dǎo)電激活能影響不大。
　　 (2)通過涂層質(zhì)量和電性能探討了La1-xCaxCrO3(x=0.1、0.2、0.3)涂層的絲網(wǎng)印刷制備工藝。該方法制備的La1-xCaxCrO3涂層在1200～1400℃燒結(jié)后均未獲得較好的燒結(jié)效果，涂層強(qiáng)度及其與基底的結(jié)合強(qiáng)度均較差，方

4、塊電阻較大，工藝需要進(jìn)一步改進(jìn)。
　　 (3)研究了La1-xSrxMnO3涂層吸收熱量后電阻率的變化規(guī)律，詳細(xì)探討了La1-xSrxMnO3涂層在不同溫區(qū)的導(dǎo)電機(jī)制。La1-xSrxMnO3涂層在低溫段呈金屬導(dǎo)電機(jī)制，高溫段呈絕緣體導(dǎo)電機(jī)制;在80K～700K范圍內(nèi)，La0.9Sr0.1MnO3和La0.5Sr0.5MnO3成分的涂層均未出現(xiàn)金屬相-絕緣相轉(zhuǎn)變點(diǎn)TP;而La0.8Sr0.2MnO3、La0.7Sr0.3MnO3

5、和La0.6Sr0.4MnO3成分的涂層TP分別為103K、208K和236K;隨著摻鍶量的增加，該相變點(diǎn)溫度升高;在400K～700K溫度范圍內(nèi)，La1-xSrxMnO3涂層呈絕緣態(tài)導(dǎo)電，電阻率變化更符合絕熱小極化子躍遷導(dǎo)電模型;La0.7Sr0.3MnO3和La0.6Sr0.4MnO3涂層在88K～135K范圍內(nèi)更符合電子-電子散射機(jī)制;由于金屬相與絕緣相的競爭作用，在135K～400K的相變溫區(qū)內(nèi)，La0.6Sr0.4MnO3涂層

6、的實(shí)際電阻率變化更符合逾滲模型。
　　 (4)研究了摻鍶量對錳酸鑭基涂層通電發(fā)熱效果的影響，包括發(fā)熱溫度及紅外輻射波長。La0.6Sr0.4MnO3涂層可以獲得最高800℃以上的加熱溫度，通過控制電壓使發(fā)熱溫度保持在500℃時可獲得長時間的穩(wěn)定加熱，具備進(jìn)一步開發(fā)為電熱涂層的潛力;不同摻鍶量的涂層發(fā)熱溫度在90～360℃范圍內(nèi)時，紅外輻射波長主要集中在4000～5000nm，隨著溫度的升高，波峰的位置向短波處移動，并且發(fā)熱溫度越