Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ

ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области материаловедения, в частности к процессам синтеза оксидных терморезистивных материалов, и может быть использовано для изготовления материалов электронной техники. Технический результат заключается в получении терморезистивного материала с областью рабочих температур 500 - 1400 К, что позволяет использовать такой материал в более жестких температурных условиях. Технический результат достигается тем, что в терморезистивном материале, содержащем оксиды стронция и лантаноида, компоненты взяты при следующем соотношении, мол.%: оксид стронция 51-53, оксид лантаноида 49-47. 2 ил., 4 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2154868
Класс(ы) патента: H01C7/00, H01B12/00
Номер заявки: 99113142/09
Дата подачи заявки: 16.06.1999
Дата публикации: 20.08.2000
Заявитель(и): Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева
Автор(ы): Зорина Т.М.; Нищев К.Н.; Томилин О.Б.; Мордюк В.С.; Сафроненков С.А.; Логинов В.С.
Патентообладатель(и): Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева
Описание изобретения: Изобретение относится к области материаловедения, в частности к процессам синтеза оксидных терморезистивных материалов, и может быть использовано для изготовления материалов электронной техники.
В качестве прототипа выбраны соединения стехиометрического состава SrLn2O4 (где Ln - La, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb, Lu, Y) (Цыганков B.H., Поротников В.Н., Петров К.И., Носова В.С. Электрические свойства соединений SrLn2O4. - Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1981, т. 17, N 8, c. 1426-1427).
Указанные соединения соответствуют требованиям, предъявляемым к терморезистивным материалам. Они обладают стабильностью химического и фазового состава при перепаде температур, отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления и электронным характером проводимости, большим начальным удельным сопротивлением и ярко выраженной нелинейностью температурной зависимости сопротивления, высокой термочувствительностью. Однако их недостатком является то, что они могут использоваться только при сравнительно невысоких температурах 400-773 K.
Технический эффект будет заключаться в получении терморезистивного материала с областью рабочих температур 500 - 1400 K, что позволяет использовать такой материал в более жестких температурных условиях.
Сущность изобретения заключается в том, что в терморезистивном материале, содержащем оксиды стронция и лантаноида, компоненты взяты при следующем соотношении, мол.%:
Оксид стронция - 51-53
Оксид лантаноида - 49-47
Материалы получают методом совместного осаждения металлов (стронция и одного из лантаноидов) в виде оксалатов из смеси хлоридных растворов этих металлов, взятых при следующем соотношении компонентов (табл. 1).
Полученный осадок оксалатов металлов отделяют от маточного раствора, промывают дистиллированной водой, высушивают на воздухе и подвергают утильному обжигу на воздухе при 900 -1000oC (2 ч). Окончательное спекание таблетированных образцов проводят в вакууме (10-4 мм рт.ст.), 1650 - 1750oC, 40 мин, предварительно поместив их в молибденовые ампулы с завинчивающейся крышкой в засыпку из соответствующего Ln2O3.
Например, для получения Sr1,02Yb1,98O4 смешиваются 52 мл 0,5 М раствора SrCl2 и 53,3 мл 0,9 М раствора YbCl3, при непрерывном перемешивании добавляют полуторный избыток осадителя - 0,3 М раствора (NH4)2C2O4. Образовавшийся осадок оксалатов отделяют от маточного раствора, промывают дистиллированной водой, высушивают на воздухе, прессуют в компакты, которые помещаются в алундовый тигель и прокаливают на воздухе при 900 - 1000oC в течение 2 часов. Обожженные компакты измельчают в алундовой ступке до мелкодисперсного состояния, из порошка прессуют таблетки (давление прессования 105 кПа) диаметром 12 мм и толщиной ≈ 2-2,5 мм, которые помещают в молибденовую ампулу с завинчивающейся крышкой в засыпку из предварительно прокаленного при 1000oC на воздухе оксида иттербия. Спекание таблеток проводят в вакууме (10-4 мм рт. ст.) при температуре 1650 - 1700oC в течение 40 мин. Подъем и спуск температуры проводят со скоростью 3 град/мин.
Однородность полученных керамических материалов контролировалась рентгенографическим методом на ДРОН-1 (CuKα-излучение). Следует отметить, что рентгенограммы образцов составов Sr1,01-1,03Ln1,99-1,97O4 аналогичны рентгенограммам образцов стехиометрического состава SrLn2O4, что, по-видимому, связано с тем, что чувствительность РФ-анализа не превышает 4 мол.%. Получить монофазные керамические образцы состава Sr1,04Ln1,96O4 не удалось.
Для измерения температурной зависимости электрического сопротивления керамических образцов составов Sr1,01-1,03Ln1,99-1,97O4 на обе стороны таблетки путем вжигания наносят платиновые электроды. Двухзондовым методом при постоянном и переменном токе (1500 Гц) на воздухе исследовалась зависимость R=f(T) в интервале температур 500 - 1400 K.
Результаты измерений при постоянном токе на воздухе температурной зависимости электрического сопротивления керамических образцов состава Sr1,02Ln1,98O4 приведены в табл. 2 и на фиг. 1: 1. Sr1,02Y1,98O4; 2. Sr1,02Sc1,98O4; 3. Sr1,02Yb1,98O4; 4. Sr1,02Dy1,98O4.
Из фиг. 1 и табл. 2 видно, что для соединений Sr1,02Ln1,984 характерна резко выраженная нелинейность температурной зависимости электрического сопротивления, что является одним из основных требований к терморезистивным материалам. Их начальное удельное электрическое сопротивление в зависимости от состава изменяется от 1,9·105 до 4,6·104 Ом·м, что на порядок ниже, чем у SrLn2O4, но достаточно велико. Конечное рабочее сопротивление рассматриваемых терморезистивных материалов не ниже 55 Ом·м, а у SrSc2O4 - 1,5·102 Ом·м.
По экспериментальным данным рассчитаны коэффициенты температурной чувствительности (B) соединений Sr1,02Ln1,98O4 по формуле

где
Значения B приводятся в табл. 3.
Из табл. 3 следует, что соединения Sr1,02Ln1,98O4 обладают большой термочувствительностью даже при высоких температурах и их значение B несколько выше, чем у прототипа (максимальное значение B которого 15000 K-1).
Значения рассчитанных по формуле

температурных коэффициентов сопротивления соединений Sr1,02Ln1,98O4 варьируются в пределах - 0,5 - 7,5%·K-1.
В пользу электронного характера проводимости образцов свидетельствует тот факт, что их удельное объемное электрическое сопротивление, измеренное на воздухе на постоянном и переменном токе, имеет практически одинаковое значение.
Исследование терморезистивных свойств соединений Sr1,02Ln1,99O4 и Sr1,03Ln1,97O4 на примере Sr1,01Y1,99O4 и Sr1,03Y1,97O4 показало, что они аналогичны свойствам соединения Sr1,02Ln1,98O4, в данном случае Sr1,02Y1,98O4 (см. табл. 3 и фиг. 2 - температурная зависимость удельного электрического сопротивления соединений: 1. Sr1,01Y1,99O4; 2. Sr1,02Y1,98O4; 3. Sr1,03Y1,97O4).
Таким образом, увеличение количества оксида стронция в соединении SrLn2O4 на 1-3 мол. % сдвигает область рабочих температур с 473 - 773 K у SrLn2O4 (прототип) до 500 - 1400 K у соединений Sr1,01-1,03Ln1,99-1,97O4, что позволяет использовать заявляемый материал в более жестких температурных условиях.
Формула изобретения: Терморезистивный материал, содержащий оксиды стронция и лантаноида, отличающийся тем, что компоненты взяты при следующем соотношении, мол.%: оксид стронция 51 - 53, оксид лантаноида 49 - 47.