سنتز و مقایسه خواص الکتریکی ترمیستورهای NTC تهیه شده به روش نانوپودر و واکنش حالت جامد

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این پژوهش، ترمیستورهای NTC به دو روش واکنش حالت جامد و سل-ژل (ژل­سوزی) با ترکیب NiMn2-xCoxO4  (به ازای  x مساوی 4/0، 8/0، 2/1 و 6/1) تهیه شدند. ساختار و اندازه­ی میانگین پودرهای حاصل با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی(TEM) مشخصه­یابی و اندازه­گیری شدند. نتایج نشان می­دهد که میانگین اندازه­ی پودرهای حاصل به­ترتیب در حدود nm 65  با فاز مکعبی و فاز مکعبی همراه با فاز چارگوشی برای درصد کم و زیاد کبالت است. تصاویر SEM نشان می­دهند که افزودن کبالت باعث رشد دانه­ها از حدود 2 میکرومتر به چند میکرومتر می­شود. خواص الکتریکی این ترمیستورها به­شدت به اندازه بلورک­ها وابسته است، و در شرایط یکسان ساخت، نمونه­های با پودرنانو، دارای بلورک­هایی با ابعاد کمتر از نمونه­های تهیه شده به­روش واکنش حالت جامدند. اگر زمان تفجوشی قرص­های تهیه شده به روش ژل­سوزی را طولانی­تر کنیم، نتایج نشان می­دهند که در این حالت پارامترهای الکتریکی نمونه­های نانوپودر بهتر از نمونه­های تهیه شده به روش واکنش حالت جامد بدست می­آیند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesising and comparing electrical properties of NTC thermistors prepared from nanopowder and solid state reaction

چکیده [English]

In this research, NTC thermistors with composition of NiMn2-xCoxO4 (x = 0.4, 0.8, 1.2, 1.6) prepared by two methods: solid state reaction and sol-gel (gel-combustion). The average particle size was monitored and structure of the calcinated powders have been investigated using x-ray diffraction (XRD) and tunneling electron microscopy (TEM) techniques. The average particle size was estimated to be about 65nm with the cubic and cubic + tetragonal phases for low and high cobalt concentrations, respectively. The grain size of samples verifies with scanning electron microscopy (SEM) images. Upon increasing the cobalt fraction, the grain size of samples increases from about 2μm to a few μm in size. The electrical properties of these thermistors depend on the grain size. The grain size of samples made from sol-gel is smaller than from solid state reaction under the same condition. For longer sintering time of the samples prepared by gel-combustion method, the grain size was increased then the electrical parameters of nanopowder improved and we obtain better results than the samples prepared from solid state reaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • gel combustion
  • NTC thermistor
  • Nanopowder
  • spinel structure

مراجع

[1] Buchanan R. C. (edited), "Ceramics materials for electronics- Processing, properties and application", Marcel Dekker Inc. (1991).

[2] Hosseini M., B. Yasaei, "Effect of grain size and microstructures on resistivity of Mn-Co-Ni thermistors", Ceramics International 24 (1998) 543-545.

[3] Dura P., Dura J., Rubio F., Mourea C., Pen O., "Preparation and powder characterization of spinel-type CoxNiMn2xO4 (0.2  x  1.2) by the ethylene glycol–metal nitrate polymerized complex process", J. European Ceramic Society 24 (2004) 3035–3042.

[4] Martin De Vidales J. L., " Preparation and characterization of spinel-type Mn-Ni-Co-O negative temperature coefficient ceramic thermistors", J. Materials Sciences 33 (1998) 1491- 1496.

[5] Wang S. G., Chang A. M., Zhang H. M., Zhao Q., "Preparation and characterization of Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4 by a polymerized complex method", Materials Chemistry and Physics 110 (2008) 83–88.

[6] Hrovat M., Holc J., Belavic D., cilensek J., "The evolution of spinel-based conductive phase in thick-film NTC thermistors", St. Marienthal (2006) 143-148.

[7] Yokoyama T., Meguro T., shimada Y., Tatami J., Komeya K., "Preparation and electrical properties of sintered oxides composed of Mn1.5 Co(0.25+x)Ni(1.25-x)O4 (0<x<0.75) with a cubic spinel structure", J. Material Sciences 42 (2007) 5860-5866.

[8] Lee P. Y., Suematsu H., Yano T., Yatsui K., "Synthesis and characterization of Nanocrystalline MgAl2O4 Spinel by polymerized complex method", J. Nanoparticle research 8 (2006) 911-917.

[9] Parlak M., Hashemi T., Hogan M. J., Brinkman M. W., "Effect of heat treatmen on nicke manganite thin film thermistors deposited by electron beam vaporation", Thin Solid Films, 345 (1998) 307-3011.

[10] peña O., Ma Y., Bahout M., Dourá P., Moure C., Baibich M., Martinez G., "Structural and physical properties of spinel-type NiMn2-xCoxO4 oxides", Phys. Stat. Sol. (C)1,NO. S1, S31- S34, (2004).

[11] Ma Y., Bahout M., peña O., Dourá P., Moure C., "Magnetic peroperties of Co, Ni , Mn)3O4", Bol. Soc. Esp. Ceram., 43 [3] (2004) 663-667.

[12] Liang S., Ravi B. G., Sampath S., Gambino R., "Microstructure and Electrical Characteristics of Plasma Sprayed Thick Film Mn-Co-Ni Oxide Thermistor ", Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 900E (2006).

[13] Wang W., Liu X., Gao F., Tian C., "Synthesis of nanocrystalline Ni1Co0.2Mn1.8O4 powders for NTC thermistor by a gel auto-combustion process", Ceramics International 33 (2007) 459–462.

[14] Savic S. M., stojanovic G. M., Nikolic M. V., Aleksic O. S., Lukovic D. T., Nikolic P. M., "Electerical and transport properties of nickel manganite obtained by Hall measurements", J. Mater Sci. Mater Electron 20 (2009) 242-247.

[15] Park K., Kim S. J., Kim J. G., Nahm S., "Structural and electrical properties of MgO-doped Mn1.4Ni1.2Co0.4−xMgxO4 (0≤x≤0.25) NTC thermistors", J. European Ceramic Society 27 (2007) 2009–2016.

[16] Zheng C. H., Fang D. L., "Preparation of ultra-fine cobalt–nickel manganite powders and ceramics derived from mixed oxalate", Materials Research Bulletin 43 (2008) 1877–1882.
مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران
دوره 19، شماره 1 - شماره پیاپی 41
فروردین 1390
صفحه 145-154

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار