功能陶瓷與三氧化鎢

三氧化鎢（WO₃）是一種極為重要的高技術(shù)材料，這種材料具有非線性、介電常數(shù)高、電致變色、氣體探測、化學(xué)催化等特徵。利用WO₃的這些特徵，可將其納米粉末燒制成壓敏電阻陶瓷、陶瓷電容器、光（電）變色陶瓷薄膜、氣敏陶瓷、光催化降解陶瓷薄膜、電池電極陶瓷材料、微波吸收陶瓷薄膜、新型高溫?zé)犭娞沾杉捌浔∧さ裙δ芴沾膳c陶瓷薄膜，在化工、能源、電力等眾多的領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

功能陶瓷在電、磁、聲、光、熱等方面具備的許多優(yōu)異性能令其他材料難以企及，有的功能陶瓷材料更是一材多能。而這些性質(zhì)的實(shí)現(xiàn)往往取決於其內(nèi)部的電子狀態(tài)或原子核結(jié)構(gòu)，又稱電子陶瓷。已在能源開發(fā)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、鐳射技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用。

此外，還有半導(dǎo)體陶瓷、絕緣陶瓷、介電陶瓷、發(fā)光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、鐳射用陶瓷、核燃料陶瓷、推進(jìn)劑陶瓷、太陽能光轉(zhuǎn)換陶瓷、貯能陶瓷、陶瓷固體電池、阻尼陶瓷、生物技術(shù)陶瓷、催化陶瓷、特種功能薄膜等，在自動(dòng)控制、儀器儀錶、電子、通訊、能源、交通、冶金、化工、精密機(jī)械、航空航太、國防等部門均發(fā)揮著重要作用。在奇妙的材料世界裏還有許多未知的現(xiàn)象有待於我們?nèi)ヌ骄浚嘈烹S著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人類也必然會(huì)發(fā)掘出功能材料的新功能，並將其派上新用場。

近年來，納米技術(shù)得到飛速發(fā)展，研究十分活躍。當(dāng)粒子進(jìn)入納米量級(jí)時(shí)，具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，使材料顯示出奇特的物理、化學(xué)性能。WO₃是一種重要的功能材料，在電致變色、有毒氣體探測以及光催化降解等方面都有著廣泛的應(yīng)用。1994年，Makarov和Trontelj發(fā)現(xiàn)Na₂;CO₃與MnO₂摻雜的WO₃具有明顯的非線性I-V特性，這表明WO₃基功能材料具有應(yīng)用於壓敏電阻的潛在可能。王豫課題組研究了WO₃功能陶瓷及摻雜低價(jià)金屬元素和稀土元素的WO₃基功能陶瓷的電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)無論摻雜與否WO₃陶瓷，都具有一定的非線性特徵，摻雜工藝可以改變其非線性係數(shù)的大小。但目前對於三氧化鎢功能陶瓷的研究大多數(shù)以微米WO₃為原料，採用普通電子陶瓷製備工藝，側(cè)重改變摻雜元素及比例，觀察對其電學(xué)行為的影響，而燒結(jié)工藝的改變對三氧化鎢基功能陶瓷電學(xué)行為的影響卻少見報(bào)導(dǎo)。採用自製納米三氧化鎢粉末為原料，製備待燒結(jié)樣品，通過淬火工藝得到三氧化鎢功能陶瓷，並研究了淬火溫度對三氧化鎢功能陶瓷電學(xué)行為的影響。結(jié)果表明：較低溫度淬火可以使樣品的非線性係數(shù)提高到10.93，但隨著淬火溫度的提高，三氧化鎢陶瓷的非線性係數(shù)快速下降，當(dāng)淬火溫度高於900℃時(shí)，樣品的電學(xué)行為轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性特徵，非線性係數(shù)約為1。