SiAlCN高温敏感材料的制备与电性能研究

作     者：于永东 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李金平

授予年度：2017年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：PDCs SiAlCN敏感材料 电性能 

摘      要：航空航天领域某些极端环境条件下的物理量瞬时、精确的监测,对传感器提出了严格的要求:不仅要耐受极端环境,而且要始终保持稳定的特种性能。极端环境主要包括高温、高压、腐蚀、氧化等特性。传感材料要想长期有效的监测物理量的变化,那么就需要耐受极端环境条件。传统的传感材料已经不满足这些要求,因此寻求新型传感材料显就得十分必要。研究发现树脂先驱体转化陶瓷(PDCs)有着优异的性能,特别是高温半导体性能,是新型传感材料的最佳候选材料之一。本文首先从SiAlCN有机先驱体的合成入手,采用异丙醇铝(AlP)接枝改性聚硅氮烷(PSN-1);成功制备了含Al-N键的SiAlCN有机先驱体。有机先驱体在短时间内与空气接触不会发生氧化,并能在密闭容器中能长久保存。其次将SiAlCN有机先驱体交联固化、粉碎研磨得到超细粉末;采用SiAlCN先驱体粉末和液体先驱体按比例混合,先模压成型后冷等静压,得到致密的SiAlCN陶瓷坯体。然后在SiAlCN陶瓷坯体的基础上,通过微机械打孔,采用真空液态SiAlCN有机先驱体粘接电极方法,热解得到SiAlCN陶瓷敏感材料。最后,对制备的SiAlCN敏感材料进行高温电性能测试。获得了敏感材料的高温温阻特性,分析了敏感材料的导电机理。通过测试温度循环、保温对SiAlCN陶瓷敏感材料高温电性能的影响,分析了SiAl CN敏感材料的高温重复性和稳定性。结果表明:通过上述方法成功制备了性能优异的SiAlCN敏感材料。SiAlCN敏感材料有着电阻随着温度逐渐变小的高温温阻特性,敏感性较好。SiAlCN敏感材料的导电机制呈现出低温符合近程跳跃机制,中温符合带尾态导电机制,高温符合扩展态导电机制。SiAlCN敏感材料有着较好的高温重复性、稳定性,可以作为高温敏感材料使用。