Перспективные керамические материалы. Характерные свойства керамики и возможности ее использования, страница 5


Свойства, заложенные в атомной структуре керамических материалов, иногда могут быть улучшены за счет особенностей микроструктуры. Один из таких примеров изготовление варисторов, или переменных резисторов, на основе оксида цинка. Обычно кристаллы оксида цинка (ZnO) являются полупроводниками, но их можно превратить в хорошие проводники, если в кристаллическую решетку ввести некоторые примеси (процесс, называемый допированием). Если большое количество таких кристаллических зерен ZnO заключить в керамическую матрицу-изолятор, то в результате можно получить материал с сильновыраженными нелинейными электрическими свойствами. При низких значениях приложенного напряжения этот материал имеет низкую электропроводность: изолирующие слои матрицы препятствуют прохождению тока между кристаллическими зернами ZnO. В то же время при высоких напряжениях носители тока электроны приобретают энергию, достаточную для преодоления изолирующих барьеров между ПРОВОДЯЩИМИ зернами оксида цинка, в результате чего материал становится хорошим

проводником. Значение напряжения,

стоту переработки стекла с износо-

при котором происходит превраще-

стойкостью и прочностью кристалли-

ние плохого проводника в проводя-

ческой керамики.

щий материал, может быть установ-

При изготовлении стеклокерамики

лено произвольно при варьировании

(впервые такой процесс был осущест-

деталей микроструктуры — размера

влен фирмой Corning Glass Works 30

зерен ZnO и толщины изолирующего

лет назад) исходное сырье расплавля-

слоя между зернами. Такие варисто-

ют, а формование объекта произво-

ры на основе ZnO применяются в

дят тогда, когда материал находит-

электрических устройствах, где они

ся в стеклообразном вязком состоя-

служат автоматически восстанавли-

нии. Введение в расплав специальных

вающимися прерывателями тока для

зародышеобразующих агентов и по-

любых заданных напряжений.

следующая термообработка способствуют росту мелких кристаллов

м

АКРОСКОПИЧЕСКИЕ свойства внутри стекла. Из-за наличия в стекерамики определяются ее хи- клокерамике кристаллических зерен

мическим составом и микрострукту-

ее прочность и теплостойкость выше,

рой, которые в свою очередь зависят

чем у обычных некристаллических

от процесса изготовления материала.

стекол.

Наиболее простым во многих отно-

Хотя мягкое, вязкое стекло, кото-

шениях способом получения керами-

рое может быть получено из керами-

ческих материалов является приго-

ческого расплава, поддается быстрой

товление из расплава (как и получение

обработке в блоке, полный набор

металлов и пластмасс): таким спосо-

свойств, отвечающих требованиям к

бом получают стекла и монолитные

современной керамике, часто не мо-

кристаллы. Один из типов современ-

жет быть получен, если материал

ной керамики — так называемая сте-

будет оставаться в стеклообразном

клокерамика — сочетает в себе про-

состоянии. Именно поэтому боль-

ОКСИДА

                                                                                                                                    10 -4 10 -2 10           10 2 10