室温居里点PTC材料的制备及应用研究

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随着电子技术和精密测量技术的发展,对电子设备的温控要求越来越高。正温度系数材料由于具有居里温度之后电阻率随温度的升高而快速增加的特性,因此可以被利用来作为主动温控的加热元件,实现自适应温控和高精度温控。但是,现有的正温度系数材料的居里温度都在50℃以上,不能满足电子器件在室温下工作的温控要求。本文对高分子基PTC导电复合材料和陶瓷基PTC材料的制备方法进行了研究,制备出具有室温居里点的PTC材料,并分析了利用室温居里点PTC材料进行加热温控的温控效果。   首先,本文研究了目前高分子基PTC导电复合材料的制备方法,并结合定形相变材料的制备工艺,制备出了居里点是室温且较高温度下不会变形的高分子基PTC导电复合材料,该材料在具有PTC性质的同时,也具有相变储能特性。通过性质测试,得出了PTC导电复合材料阻温性质最佳时的成分配比,并且提出了抑制材料负温度系数(NTC)效应的方法。   其次,针对陶瓷基PTC材料,分析了影响陶瓷基PTC材料居里温度的因素,并在此基础上,设计和制备了居里温度是室温的BaTiO3基PTC陶瓷材料。通过实验测试,发现制得的陶瓷基PTC材料10℃时电阻率ρ10偏大且阻温系数偏小。在分析了引起陶瓷基PTC材料阻温性质欠佳的原因后,本文从配方和工艺两个方面提出了改进的方法。   此外,本文通过计算,比较了应用PTC电阻加热和应用普通固定电阻丝加热的温控系统的控温效果。计算结果表明,相对于普通固定电阻丝,应用PTC电阻加热能够得到更高的控温精度,更快的时间响应和更好的自适应性,并且PTC电阻的阻温系数越大,以上控温效果越好。   最后,本文优化了应用PTC电阻加热的电路,放大了PTC电阻的等效阻温系数,为提高电子器件温控系统的控温效果提供了新的思路。
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