试论大电流冲击老化对,ZnO压敏陶瓷造成的影响

【摘要】社会与科技的发展使得人们对材料的研究越来越深入，也只有在深入地研究材料的基础之上我们才能更好的认识事物，从而对其改进使其更好地为生活和生产服务。本论文试图对ZnO压敏陶瓷进行深入的认识，同时介绍研究大电流冲击老化对其造成影响的一般方法，进而总结出大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷造成影响的几个方面。通过此研究希望对人们更好地认识ZnO压敏陶瓷和大电流冲击的关系有所帮助，同时对生产生活提供有益的指导。

【关键词】ZnO压敏陶瓷；大电流冲击；老化影响

在社会和人类自身的发展以及文明的进程中各行各业的发展都是相互联系的，进而共同推动着社会和人类的发展。物理学界是研究机械以及运动、能量等的领域，在现代社会物理学的发展伴随着对光电领域研究的不断深入细微，人类社会出现了集成电路、电子计算机等高科技产品。ZnO压敏陶瓷是重要的利用物理学原理生产与制造时所用的一种电阻材料，其制造工艺简单，同时造价低廉，成为了各种物理产品中人们所青睐的零部件材料。同时因其优良的非线性、大的通流能力和快的响应时间，ZnO压敏陶瓷在机械制造和生产生活上正发挥着越来越重要的作用。

1对ZnO压敏陶瓷的认识

1.1 ZnO压敏陶瓷的物理性质

不论对于任何事物的认识，我们多是从其物理性质方面来研究的。对ZnO压敏陶瓷的认识我们也必须先从其物理性质方面介绍。ZnO压敏陶瓷是一种用陶瓷制造工艺生产制造出的电阻产品。ZnO压敏陶瓷所用的原料除了ZnO外还要用到少量的MnO等添加剂，而ZnO只作为主要的原料出现。人们用这些原料经过高温烧结最终形成了ZnO压敏陶瓷。当然，不同的陶瓷制作工艺对ZnO压敏陶瓷的产生和产品的性能会起到至关重要的影响。但工艺对陶瓷本身各方面性质的影响不是我们在此所关注的，我们只有保证了一定的烧制条件方可以制造出符合用途的ZnO压敏陶瓷材料。经过各道严格的工序生产出的ZnO压敏陶瓷拥有者和多别的材料无法比拟的优良特性，比如其高度的非线性、大的通流能力和因低的电损耗而产生的快的响应时间。这些性质使其逐渐发展成为电力系统用避雷器、电子线路用压敏电阻器和片式ZnO压敏电阻器、防雷用浪涌抑制器等电力设备和电子元器件的核心材料。

1.2 ZnO压敏陶瓷的化学性质

对于ZnO压敏陶瓷的化学结构我们可以追溯到其制造工艺。由于ZnO压敏陶瓷的主要成分是ZnO，但烧制过程中加入的锌和氧的比例在不符合化学比例的情况下是会造成陶瓷内部缺陷的，同时烧结过程中的混合过程也有可能使得陶瓷产生不符合化学比例的结构缺陷。与此同时因为ZnO压敏陶瓷中还混有MnO等添加剂，这就使得ZnO压敏陶瓷的实物中除了其本征缺陷外还存在着不同化学物质之间的晶粒与晶粒的晶界相的非本征缺陷。

以上两点是我们分别从物理和化学性质两方面来认识了ZnO压敏陶瓷，研究大电流冲击对ZnO压敏陶瓷老化方面的问题其实也就是研究大电流冲击对其性质改变方面的作用，找到了大电流冲击对其内部性质的改变情况，我们也就能够将该种内部改变与其各种使用特性（包括导电性能等）建立相应的联接。

2研究大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷影响的实验方法

研究大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷影响的实验步骤是比较简单的，在该步骤中有三种测量仪器是最重要的，也就是这三种测量仪器的使用组成了我们整个的实验步骤。这三种仪器分别脉冲冲击电流发生器、宽频介电谱测试系统、X射线扫描电子显微镜。具体实验方法是：先制造生产出符合使用要求的ZnO压敏陶瓷，之后借助脉冲冲击电流发生器对其进行电流的反复冲击，在冲击过程中我们随时用宽频介电谱测试系统测量并检验ZnO压敏陶瓷的导电性能是否正常，同时借助X射线扫描电子显微镜对其结构进行随时的记录。该大电压电流经过一定次数的冲击以后，经宽频介电谱测试系统得到的介电性质发生了改变，ZnO压敏陶瓷的非线性濒于崩溃。这时X射线扫描电子显微镜对其内部变化特征进行详细记录和研究，此时即是ZnO压敏陶瓷的老化时期。通过ZnO压敏陶瓷老化前和老化后的各方面对比，我们从而得到实验结果并可以解释其老化原理。

3大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷造成影响的几个方面

3.1大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷微观结构的影响

ZnO压敏陶瓷微观结构在老化前后的改变是最直观的，同时也是研究者在实验过程中通过X射线扫描电子显微镜的记录结果最易首先观察到的。人们经过大量的实验，在实验中看到老化前ZnO压敏陶瓷内部显微结构一致性较好，致密度高，晶粒完整饱满。老化后ZnO压敏陶瓷晶粒特征几乎不变，发生改变的可以说只有晶界处出现大量的孔洞，致密度下降，晶界处还有局部熔融的迹象。ZnO压敏陶瓷的晶界改变伴随了其介电性质等的改变，所以我们也可以得出ZnO压敏陶瓷的各项优良的使用性能与其微观结构的晶界有关。

3.2大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷电气性质的影响

ZnO压敏陶瓷的电气性质即是其良好的非线性，也就是ZnO压敏陶瓷之上的电压与通过的电流不存在正比例的关系。这也是ZnO压敏陶瓷能作为大量仪器和生产生活建筑工艺材料的原因。经过大电流的冲击老化的ZnO压敏陶瓷的非线性性能则会消失。

3.3 大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷介电损耗的影响

研究表明ZnO压敏陶瓷的介电损耗与ZnO压敏陶瓷内部的锌填隙和氧空位的本征缺陷有关。经过电流的冲击老化，ZnO压敏陶瓷的三个损耗峰的峰值曲线整体有所上移，但峰值的激活能几乎不变。

除上面三点外，大电流冲击老化还对ZnO压敏陶瓷的电模量谱、电导率等产生影响。

4结语

ZnO压敏陶瓷是一种重要的光电设备及科学材料，对其大电流冲击老化的研究是我们更好地认识该材料的突破口。同时随着我们对其性能认识的不断提升，ZnO压敏陶瓷对现代社会的发展也将做出越来越大的贡献。

【参考文献】

[1]赵学童.Zn0压敏陶瓷缺陷结构表征及冲击老化机理研究[J].物理学报，2012．

[2]李欢.大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷的影响[J].第十三届全国工程电介质学术会议论文集，2010．

[3]李建英.直流老化及热处理对ZnO压敏陶瓷缺陷结构的影响[J].物理学报，2013．

【作者简介】

胡彪（1988年-），男，贵州省遵义市遵义县，本科，研究方向：压敏陶瓷冲击老化。

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