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浅谈可燃气体探测器的使用寿命
发表日期： 22:55:12
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　　本文主要是谈的使用寿命，可燃气体探测器的使用寿命的长短是由传感器直接决定。可燃气体探测器有可燃气体探测器和有毒有害气体探测器之分，它们使用的传感器是不同的。可燃气体探测器是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器；可燃气体探测器有催化型、红外光学型两种类型。有毒有害气体探测器采用的是电化学式传感器。
【关键词】：可燃气体探测器 传感器 有毒有害气体探测器
【引　言】：随着工业化的发展，可燃/毒性气体已经成为我们在生产和生活中不得不面对的危险来源。包括石化企业、化工行业、恐怖袭击、危险品储运、垃圾填埋、城市污水处理、各类地下管线等等各个方面，我们可能在不知不觉中就会受到危险气体的威胁。
　　可燃气体探测器产品可单独用在气体泄漏场所探测报警，也可与各类火灾报警控制器连接，和其它种类火灾探测器一起构成总线制火灾报警系统，同时具有独立报警功能。独立式气体探测器带有输出控制点，用于控制通风换气设备(无源常开触点)及燃气管道关断阀(有源脉冲触点)。可燃气体探测器工作稳定，灵敏、可靠，使用寿命长，可广泛用于家庭、宾馆、公寓等存在可燃气体的场所进行安全监测；也可用于防爆场所。
　　的使用寿命和探测功能都是根据使用的传感器决定的，常见的传感器有催化燃烧传感器、半导体传感器、电化学传感器、红外气体传感器、光离子化传感器等等。
下面我们简单谈谈气体探测器中使用的传感器和使用寿命。
　　Catalytic combustion or Infrared 检测可燃气体： 催化燃烧式传感器或红外式传感器。这两种传感器主要用于检测可燃气体。
　　1、催化燃烧式传感器原理和使用寿命&
　　气体扩散到传感器的催化燃烧室。燃烧室中两只传感器元件上的催化剂使可燃性气体进行无焰燃烧，产生热量。温度使感应电阻阻值发生变化，打破电桥平衡，产生微小的电压差信号，此信号与可燃气体浓度是成正比的的，从而达到检测可燃气体浓度的目的。
　　催化燃烧式传感器属于高温传感器，催化元件的检测元件是在铂丝线圈（&0.025~&0.05）上包以氧化铝和粘合剂形成球状，经烧结而成，其外表面敷有铂、钯等稀有金属的催化层，其结构如图所示：
　　对铂丝通以电流，使检测元件保持高温（300~400℃），此时若与可燃气体接触如甲烷气体，甲烷就会在催化剂层上燃烧，燃烧的实质是元件表面吸附的甲烷与吸附的氧离子之间的反应，反应完成后生成CO2和H2O解析，而气相中的氧由被元件吸附并解离，重新补充元件表面上的氧离子。
　　利用元件测量甲烷式基于在其表面测量甲烷燃烧反应放出的热量的原理，即燃烧使铂丝线圈的温度升高，线圈的电阻值就上升。测量铂丝电阻值变化的大小就可以知道可燃气体的浓度。
　　在实际应用中常采用惠斯顿电桥测量电路，如图所示。电桥中黑元件既是检测元件，白元件为补偿元件，白元件与黑元件相比只缺少催化剂层，也就是说白元件遇到可燃气体不能燃烧，。有一些厂家将黑白元件封装在一个防爆网内，也有一些厂家分别封装。当空气中有一定浓度的可燃气体时，检测元件由于燃烧而电阻值上升，电桥失去平衡，由电压输出，起到检测作用。
　　可燃物在催化剂作用下燃烧。与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较完全。催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧化物多组分物质。例如家用负载Pd或稀土化合物的催化燃气灶，可减少尾气中CO含量，提高热效率。负载0.2%pt的氧化铝催化剂，在500℃下，可将大多数有机化合物燃烧，脱臭净化到化学位移&=1以下。催化燃烧为无焰燃烧，因此适用于安全性要求高的场合，如以H2和O2为原料的燃料电池、用汽油或酒精为原料的怀炉(催化剂为浸Pt石棉)等。如消除化工厂NOx的烟雾，可加燃料到烟雾中，通过负载型铂和钯催化剂，催化燃烧使NOx转化为N2气。 采用适当的催化剂，使用有害气体中的可燃物质在较低的温度下分解、氧化的燃烧方法。
　　气体探测器的传感器采用催化燃烧的方式检测气体，称为催化燃烧式传感器。
　　检测可燃气体的探测器一般使用催化燃烧式传感器，催化燃烧传感器可以对大部分的可燃气体产生响应。特定气体在测量桥上燃烧产生的热量就反映了它的燃烧热，而后者会随各类物质性质改变。所以，不同物质即使在相同浓度下也会产生不同的仪器读数。 要记住，仪器测量的是电阻的变化而不是浓度的变化！不同的气体在测量桥上的行为会有很大的不同。通常，较大的分子会产生更多的燃烧热。另一方面，较小的分子更容易进入测量头的烧结结构进行反应。催化燃烧式传感器，尤其是测量%LEL的传感器不适合于检测&较重的&或者长链的烷烃，特别是高闪点的物质。
　　催化燃烧式的传感器是应用最广泛的低成本可燃气体探测传感器，广谱可燃气体探测，气体选择差，易中毒，寿命一般为2年。
2、红外式传感器原理和使用寿命
　　红外气体传感器都有基本的组成部分：一个红外源（即白炽灯），探头（如热电池，烟火探头），选择适当波长的方法（如光带通过干扰）和样本元件。辐射从辐射源通过样本元件和波长选择器。波长选择对传感器的相对选择性有相当大的影响。未被样本吸收的辐射被探头测出，对样本中目标气体的浓度值提供测量的结果。样本中的另一个探头（或渠道）被设置成另一种波长，不会被样本中任何可能出现的波长稀释，这通常被用来提供参考测量值。
　　另一个增强红外传感器表现的元件是温度传感器。所有这些元件必须有温度附件来进行补偿，以提供准确的气体浓度值。温度传感器（通常是热敏电阻）应放在探头内或非常接近探头的地方。
　　红外传感器能在红外源和探头之间，为目标气体分子的测量提供有效的测量值。因而，输出信号不仅随气体浓度变化，而且受气压影响也会变化，为保证测量的高精确性，必需提供气压补偿。这就说明了具有更长的光学路径的传感器（辐射距离从辐射源到探头）有更高的灵敏性，需要更低的力学范围但增加的决议。
　　如果目标气体是一种气体，固定光路设备又处于在恒定气压下，则输出信号（及信号/声音比率）会随着气体浓度增加成类似于指数衰变的趋势，即红外传感器是固定地非线性传感器。测量的准确性随着气体浓度的增加降低。
　　上述各个组件的说明是非常典型的红外传感器，但在任何一个实用系统中都需要有支持电子。更常用的探测技术是使用放大设备来放大探头输出的极小的模拟信号，被放大的输出信号在被模拟过滤后能提高测量的准确性。
　红外式传感器可探测碳氢类可燃气体，二氧化碳等。可以无氧环境工作，抗中毒，精度高，耗电低，寿命一般大于5年。
3、电化学式传感器的原理和使用寿命
　　电化学式传感器，用于检测有毒气体。电化学式包括定电位电解式和伽伐尼电池式氧气传感器。
　　电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。
　　在实际中，由于电极表面连续发生电化发应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。 　　
　　参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。
　　电化学式传感器使用寿命一般为2-3年，须工作在有氧环境，不适用于高温、低温及低湿度环境。
半导体式传感器的原理和使用寿命
　　半导体式传感器，用半导体材料制成的传感器结构是一层沉积在硅片上的金属氧化物薄膜，是依靠在一种加热氧化物的表面吸收气体而工作的。氧化物表面对样品气体的吸收，从而导致金属氧化物电阻的变化，且能反映到样品气体的浓度变化上。传感器表面被加热到200-250度之间的一个恒定温度，以增加反应速率，降低环境温度变化所带来的影响。半导体传感器非常简单且很坚固，同时还是非常灵敏的，寿命更长，探测低浓度可燃气体及一些有毒气体，如硫化氢、一氧化碳等。
　　半导体式传感器的使用寿命，一般为3年。广谱可燃气体探测，气体选择性差，线性差，易惰化，需要定期活化。
光离子传感器的工作原理与使用寿命
　　PID传感器可以检测低浓度(0-10ppm，0-100ppm，0-1000ppm)挥发性有机化合物(VOC)，是一个高灵敏度、宽范围、广谱的传感器，可以看成一个低浓度LEL检测器。使用了一个紫外灯(UV)光源将有机物打成可被检测到的正负离子，探测喊叫检测到离子化的气体电荷并将其转化为电流信号，经放大及运算后，显示为气体的浓度值。PID传感器是非破坏性传感器，离子化检测后，气体重新还原为原来的气体或蒸汽。
　　使用寿命一般大于2年，主要用于探测低浓度挥发性有机化合物(VOC)，广谱，精度高，耗电低等特点。
　　3.Diffusion fuel cell 检测氧气：扩散燃烧单元(燃料电池)。即通常所说的伽伐尼电池式氧气传感器。用于氧气的检测。
伽伐尼电池式氧气传感器原理：塑料容器内一面装有对氧气透过性良好的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属(铂，黄金，银等)阴电极，在容器另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅，镉等离子化倾向大的金属)。氧气在通过电解质时阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，产生电流。电流的大小与氧气的多少成正比。
　　气体探测器就是通过传感器，气体探测器可对安装现场环境中的气体泄漏部分进行有效的探测，最近有好几次的大火与爆炸都是由于气体泄漏所导致的，随着安全意识的提高，现在家庭、宾馆、公寓等都有装可燃气体探测器，进行安全监测；也可用于防爆场所，如油品类；化工类；煤气、燃气类；医药类；其他行业等领域都有所安装与使用。从面避免重大事故的发生。还需要定期对可燃气体探测器进行检查，传感器需要定期校准，达到使用年限，建议更换，做到真正防患于未燃。
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大比表面双相纳米Ga_2O_3的制备与性能研究
【摘要】：本文采用Ga(NO3)3水溶液为镓源，乙二胺为沉淀剂，通过水热-焙烧法分别制备出块状和碟状的双相α/β-Ga2O3和花状的双相/-Ga2O3。探讨了不同制备条件对产物晶相结构、形貌的影响，并利用XRD、SEM、BET、DRS、PL以及UV-Vis等分析手段对其进行晶相结构表征及性能分析，结果如下：
1.首先，分别制备出块状和碟状形貌的α-Ga2O3，经过焙烧可得到不同组成的双相α/β-Ga2O3。结果表明：随着焙烧温度的升高，-Ga2O3逐渐转变为-Ga2O3，碟状氧化镓相变过程比块状稍慢；且随着混相中-Ga2O3比例的增加，块状和碟状的双相α/β-Ga2O3的吸收边逐渐蓝移，这是由于-Ga2O3带隙大于-Ga2O3的带隙。荧光表征结果显示，块状和碟状的纳米Ga2O3均具有较宽的蓝光和绿光的混合发射带，而且混相的荧光发射强度均强于纯相，这说明混相纳米Ga2O3具有较优的发光性能。RhB光催化降解实验结果表明，两种形貌不同晶相组成的Ga2O3均具有良好的光催化效果，其中碟状Ga2O3的光催化效果更佳，在30min内对50mg/L的RhB降解率即达到80%以上，随着混相中-Ga2O3的增多，催化剂的光催化效果先降低后增加。
2.通过水热制备出花状-Ga2O3，将其在500℃~800℃焙烧2h，可得不同组成的双相/-Ga2O3，其相变温度范围比到的大。水热产物-Ga2O3具有较大的比表面，焙烧后产物的比表面减小。花状Ga2O3的带隙宽度顺序为-Ga2O3（水热）-Ga2O3-Ga2O3（焙烧），在焙烧过程中随着混相中-Ga2O3比例增加，Ga2O3的吸收边逐渐蓝移。荧光表征结果显示，水热得到的花状-Ga2O3具有很强的蓝绿光发射，而焙烧所得的纯相-Ga2O3发光强度显著减弱，且峰型变为蓝绿光和绿光的混合宽发射带，这是由于水热所制备的-Ga2O3晶体本身晶体缺陷较多的缘故。此外，花状双相/-Ga2O3的荧光发射强度也明显高于纯相氧化镓，同样说明双相/-Ga2O3具有很好的发光性能。RhB光催化实验结果表明，花状形貌不同晶相组成的Ga2O3光催化性能优异，在20min内对50mg/L的RhB降解率即能达到83%以上，比碟状Ga2O3光催化效果更优，花状氧化镓随着混相中-Ga2O3的增多，催化剂的光催化效果逐增强。
【关键词】：
【学位授予单位】：黑龙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TQ133.51;TB383.1【目录】：
中文摘要4-6Abstract6-8目录8-11第1章 绪论11-26 1.1 前言11 1.2 纳米材料概述11-12 1.3 Ga_2O_3简介12-16
1.3.1 Ga_2O_3的结构12-13
1.3.2 Ga_2O_3的性能及应用13-16 1.4 Ga_2O_3的制备方法现状及研究进展16-21
1.4.1 气相法合成 Ga_2O_3的研究现状16-18
1.4.2 液相法合成 Ga_2O_3的研究现状18-21 1.5 晶体生长理论及研究现状21-24
1.5.1 晶体生长理论简述21
1.5.2 水热条件下晶体形成理论研究21-22
1.5.3 固态相变理论研究22-23
1.5.4 国内外 Ga_2O_3相变及晶相控制研究23-24 1.6 本论文研究的主要内容24-26第2章 实验材料和表征方法26-32 2.1 实验试剂与仪器26-28
2.1.1 实验试剂26
2.1.2 实验仪器26-27
2.1.3 Ga(NO_3)_3储备液的配置27-28 2.2 表征方法28-30
2.2.1 X 射线衍射 (XRD)28
2.2.2 扫描电子显微镜 (SEM)28-29
2.2.3 紫外可见漫反射光谱 (DRS)29
2.2.4 荧光光谱 (PL)29
2.2.5 比表面测试 (BET)29-30
2.2.6 紫外可见吸收光谱 (UVVis)30 2.3 光催化性能评价30-32第3章 纯相及混相α/βGa_2O_3的制备及其性能研究32-58 3.1 引言32-33 3.2 不同形貌 Ga_2O_3的制备研究33-43
3.2.1 块状 Ga_2O_3的制备研究33-38
3.2.2 碟状 Ga_2O_3的制备研究38-43 3.3 双相α/βGa_2O_3的制备及其性能研究43-57
3.3.1 块状双相α/βGa_2O_3的制备及其性能研究43-51
3.3.2 碟状双相α/βGa_2O_3的制备及其性能研究51-57 3.4 本章小结57-58第4章 纯相及混相 /βGa_2O_3的制备及其性能研究58-77 4.1 引言58-59 4.2 Ga_2O_3的制备研究59-68
4.2.1 水热温度对产物的影响59-62
4.2.2 水热时间对产物的影响62-65
4.2.3 室温陈化时间对产物的影响65-68 4.3 双相α/βGa_2O_3的制备及其性能研究68-76
4.3.1 双相α/βGa_2O_3的制备研究68-72
4.3.2 纯相及双相α/βGa_2O_3的性能研究72-76 4.4 本章小结76-77结论77-78参考文献78-88致谢88
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京公网安备74号利用偏钛酸浆料制备大比表面纳米管钛酸工艺的研究
经过一定的化学方法可用TiO2制备纳米管钛酸 [1-5],王晓东等人已经对纳米管钛酸的结构和组成进行了详细的分析 [6],结果表明纳米管钛酸的分子式为H2Ti2O4 (OH)2.利用偏钛酸浆料制备纳米管钛酸还未见报道.作者以益达精细化工有限公司提供的便宜偏钛酸浆料为原料,利用简单的化学方法制备了纳米管钛酸,考察了反应温度,反应时间对纳米管钛酸比表面积和孔体积的影响.1　实验部分1.1　试剂氢氧化钠,工业级(纯度为 89 % ),洛阳石油化工厂生产;盐酸,分析纯,开封开化有限公司试剂厂生产;偏钛酸,工业浆料(纯度为 44. 04 % ),益达精细化工有限公司提供.1.2　仪器采用日本JEM 2010型电子显微镜测定原料和产物的形貌和尺寸;在ASAP2010比表面积测定仪上测定比表面积和孔体积.1.3　纳米管钛酸的制备纳米管钛酸用偏钛酸浆料通过参考文献 [1, 2, 10]的方法制备得到.在聚四氟乙烯塑料瓶中加入 200mL蒸馏水,...&
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环境污染已成为困扰当今社会可持续发展的最大难题之一，世界各国为此都投入了大量的人力物力去寻找解决办法。常用的物理法，化学法，生物法等往往存在着操作复杂，消除污染不彻底，费用昂贵等缺点。从20世纪70年代开始，半导体光催化技术的发展给解决环境污染提供了新的途径。在众多的半导体氧化物中，TiO_2的优势是显而易见的：氧化能力强，化学性质稳定，环境友好，而且廉价易得。但是它也存在不足之处，例如：只能利用占太阳光中4%-5%的紫外光，并且光生载流子的复合速率较快等。TiO_2的改性能够有效拓展其对可见光的吸收，减少光生载流子的复合。其中与窄禁带半导体复合是一种重要方法，它不仅可以使二氧化钛的吸收拓展到可见光区，而且由于两种半导体间能带的差异可促进光生电子-空穴的复合，进而提高可见光催化效率。含银卤化物光催化剂引起了人们热切的关注。AgCl、AgBr、AgI在光照条件下表面会形成一层Ag单质，这层Ag单质可以保护AgX不会被继续分解，使催...&
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二前言3偏钛酸钾KII?ith（或一钛酸钾）钛酸钾是一种具有独特性质的合成无机偏钛酸钾是一种易吸湿的白色粉末,在物.随着TIOZ的含量不同有多种形式的钛空气中放置24h后,由于吸湿水解生成Ti·酸钾盐,其分子式不同,制法不同,用途也不DHZO.在水中水解生成强碱性溶液.白色粉同.例如正钛酸钾K4TIO4偏钛酸钾KZTIO3末品经光谱分析得到KZTD3的晶格参数等.也有人用通式正上0·nTOZ来表示。含为::—10.M土0.03人b—6.95士0.of人,几个TD。就称为几个钛酸钾.例如一钛酸c-5.46i0.ciA＊-0.Inm人钾KjFO3（或iO·TIOZ）、二钛酸钾KZTiZOS偏钛酸钾的用途很广,可用于电镀铜、宇（或KZO·ZTOZ）三钛酸钾KZTliO7和五钛宙空间的绝缘材料、电解制钛的原料、电焊酸钾等等.条工业的焊药,还可用于黑色金属焊接及捷钛酸钾系精细化工产品,在当代科技领瓷工业等部门.域中已占有重要位置.我国钛资...&
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一种重要优质电子原材料一高纯微细钦酸钡由西北大学化学系熊为滩副教投等经过1年多时间的刻苦攻关,终于研制成功,最近陕西省科委委托省教委主持通过省级鉴定。 高纯微细钦酸钡是我国目前电子行业需求量大应用面宽的一种电子原材料,用它作基质可以制成不同类型半导体陶瓷、压电陶瓷和介质材料,它广泛用于国防、工业,利研和民用电子元器件中。这一技术研制成功,为我国生产质量稳定、纯度达99 .9%,平均粒径小于 1 mm的钦酸钡粉料创出了一条新路子。来自陕西师大、西安交大、陕西化工研究所、陕酉石化厅、酉北大学等单位的专家...&
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1前言目前,测定高纯钛酸钡中钛酸钡含量只有电子工业的行业标准HG/T的测定方法[1],该方法利用盐酸溶样,用EDTA做掩蔽剂掩蔽其中的钛,硫酸铵作沉淀剂。但实际操作中发现,试样分解由于温度控制不一致,溶解程度不一样,有的清亮,有的明显浑浊,EDTA用量较大,在沉淀加入之前溶液仍然有浑浊现象,造成测定结果重现性较差,准确度不高,且该行业标准对钛酸钡含量的测定操作步骤还存在阐述不够详细、操作不方便、有些操作不够合理等问题。本文针对上述存在的问题进行试验研究,对钛酸钡中钛酸钡含量的分析方法进行了改进,主要从以下三个方面进行了改进:1通过调整盐酸的浓度和用量及温度等条件改进样品前期的分解方法,使溶样分解较好并便于操作。2通过调节p H使钛完全水解再过滤除去样品中的钛,彻底消除了钛对钡含量测定的干扰。3对灼烧沉淀的称重本文提出直接将产物扫出称重,有效地避免了原标准分析方法直接利用坩埚一起称重可能造成的一定误差,进一步提高...&
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钛酸钡是电子陶瓷的基础原料,被称为电子陶瓷业的支柱之一。近年来,钛酸钡制备技术得到了较快发展,出现了诸多新的合成方法,如固相法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法,超声波合成法等,所用原料也较多,包括TiCl4、商品钛白、醇钛及偏钛酸等,特别是使用偏钛酸为原料时,成本大大降低。但是目前钛酸钡行业仍然存在技术水平较低、生产工艺较落后、成本较高、规模较小的问题,造成产品质量不高、利润偏低等。如果能寻找到一种更廉价的原料,开发出相应的生产技术,则可满足钛酸钡广阔的市场需求[1-5]。本文通过分析钛白行业生产流程,采用工业钛液为原料,选取草酸共沉淀法制备出了钛酸钡,使得生产成本进一步下降,同时对主要工艺参数进行了分析。1实验原理及方法1.1实验原理工业钛液是硫酸法钛白生产中的过程产品,成分为TiOSO4,常温下水解可获得正钛酸:TiOSO4+3H2O???Ti(OH)4↓+H2SO4正钛酸在一定温度和pH值条件下可被草酸溶解生成草酸氧钛酸...&
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0 前言 钛酸钡是钛酸盐系列电子陶瓷的主要原料,作为一种铁电陶瓷材料,由于其具有高的介电常数和低介电损耗的特点,已被广泛用作陶瓷电容器,尤其是多层陶瓷电容器(MLCCs)的介质材料。1998~::陶瓷电容器工业使用了约uOOO吨的钛酸钡基介电材料,约占总消耗量的90%。钛酸钡基材料的应用主要包括压电器件、热敏电阻(PTC)、电光显示板、聚合物基复合材料以及涂层。 先进陶瓷材料的优良性能要通过其特殊的化学组成和微观结构来实现,而这又需要陶瓷加工过程各连续工艺步骤的细心控制。工艺步骤丰要包括粉体制备、粉体分级、流变性控制、同化与成型、烧结、最后的机加工和质量检查。粉体的制备作为先进材料的第一步,是原料的准备阶段,它的性能直接影响陶瓷材半斗的组成与结构,进而影响到材料的性能,传统的钛酸钡制备是高温固相法,用此方法获得的粉体粒径大,尺寸分布不均匀,团聚现象严重,限制了它的应用范围,如无法用于可靠的介电层厚度小于Stem的MI,CCs的制...&
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