氧化锌压敏瓷

第1篇：氧化锌压敏瓷

二氧化锆全瓷系统在口腔修复科中的临床应用与发展趋势

研究二氧化锆全瓷系统在口腔修复科中的临床应用与发展。随着医学的不断发展，二氧化锆全瓷系统在临床上广泛普及，逐渐取代了传统的金属烤瓷的地位。其应用效果显著，得到大多数临床医学工作者的认同。二氧化锆全瓷系统的材料具有较强抗稀释、抗腐蚀和耐高温的作用，是较为理想的修复材料。为探讨口腔修复科中二氧化锆全瓷系统的临床应用效果，作如下总结。

二氧化锆特性

锆藏于碱性的岩石中，质地较纯的锆颜色透明，材质坚硬。临床上对牙龈的修复采用二氧化锆，其取材来自锆石英、斜锆石，在掺钙、镁等氧化物后，将四方晶相锆置于常温，使四方体稳定，并聚晶二氧化锆，四方晶相二氧化锆在外力的作用下转变为单斜晶，以耗能的方式来缓解压力，相粒子体积随之增大，抑制裂纹扩大。四方相二氧化锆的加工技术有冷等静压压缩、热等静压压缩，而成品强度和透光度也有一定差异。但二氧化锆不具有自然牙特有的荧光性，需要通过饰面瓷打造荧光效果。影响二氧化锆强度的因素有：①后期疲劳强度下降。全瓷系统大多在5年后出现疲劳期，强度、韧性均有下降，之后强度较为稳定。②桥横截面和线性收缩。二氧化锆在烧结部分收缩，横截面的大小决定桥的强度，若桥体线性过长，使得收缩加大，强度下降。③技工和喷砂的修改。喷砂或较细粒度研磨工具，对二氧化锆不会有影响，但若研磨采用超过125μm颗粒的砂石会导致强度下降。因此对内冠的修改需尽量避免[3]。

全瓷材料优势

修复体保存率取决于陶瓷的窝洞、陶瓷强度、边缘密合度、基牙残余体预设、修复体最薄的牙壁厚度、基牙咬合情况以及修复体咬合情况等。在进行基牙预备时，以修复缺损为目的，应该保护牙齿本身的健康组织，采用树脂粘接来固定，保证基牙稳定。临床上使用新型修复法以及高强度的陶瓷前，全瓷修复体因受到咬合力的限制，有一定的局限性，对于咬合力较小牙位更为适合，而氧化陶瓷和硅酸盐陶瓷的出现促进了口腔修复中全瓷修复的应用和发展。

临床上以硅酸盐陶瓷作为全瓷牙冠材料，牙冠保存率较高，而以二氧化锆作为全瓷牙冠材料，所制成的修复体保存率更高，耐用性与实金属修复的相似，应用价值更高。

二氧化锆的优势

临床上传统口腔修复为金属修复材料，虽有一定抗腐蚀、抗氧化能力，但佩戴时间过长会使周边牙齿出现色变。而材质为白色晶体的二氧化锆和牙齿相似，在进行牙齿修复后对患者牙齿美观没有影响，全瓷材料使得牙体和牙龈有较好的相容性，不会出现溶解或变质。而且其导热性能低，能够保护牙髓神经不受温度影响，减少了因温度刺激引起的牙周炎、牙龈炎、口腔溃疡等发生[4]。二氧化锆全瓷系统作为牙科的修复材料，与天然牙齿透光性相似，没有金属牙冠对牙齿的影响。而硅酸盐陶瓷的变色效果有较好的美学作用，使得全瓷桥、冠更能适应机体牙龈颜色。金属烤瓷修复由于铸件结构问题、裂缝、金属氧化物清除不足等导致金属腐蚀显像，使得金属修复体色彩较浓，透光度差，诱发牙龈发炎等。二氧化锆陶瓷即使是采用一般瓷体消磨，或是采用静压烤结法制作，都能适合高强度牙桥、冠及嵌体桥的制造，作为修复体比金属修复更能减少对物料的消耗。随着制造技术和计算机辅助设计的逐渐发展，二氧化锆全瓷系统在口腔修复方面，技术越来越精确，对于牙体缺损修复的同时，使得患者牙齿试戴、磨合时间减短。

二氧化锆全瓷系统在临床上的应用

传统的修复牙体、牙列缺损材料是金属类，如铸造金属嵌体、金属冠桥、银汞填充物、金属烤瓷冠桥等，采用金属材料来修复牙体、牙列缺损，有较高的机械强度，但影响美观，且化学稳定性较差。而陶瓷与天然牙齿的硬组织质性质更接近，特别是牙釉质，牙釉质成份中的无机物和陶瓷更接近。而且陶瓷氧化程度及稳定性较好，陶瓷在口腔内几乎不可降解，与口腔内的其他组织无化学作用产生，有良好的生物相容性。

口腔修复材料有更多的上升空间，安全性、自主性较高，而二氧化锆全瓷系统采用完整、精确的形状，以医疗效果的角度为技术准则，不用担心二氧化锆对人体产生化学、物理危害，锆中氡的含量对人体的放射量极少，不会致病[5]。

目前二氧化锆全瓷系统中的强度标准与人体牙体修复强度相符合，我国牙科修复材料中金属烤瓷已经被全瓷所代替，而二氧化锆全瓷材料美学修复良好，且能够保护牙体，值得临床上广泛普及。

(作者单位：①漯河医学高等专科学校;②漯河医学高等专科学校第二附属医院)

作者：万兵　张珊

第2篇：氧化锌压敏陶瓷个人总结

探究掺杂二氧化钛对氧化锌压敏陶瓷的

影响

个人项目总结

学

院

材料与化学工程学院

专业无机非金属材料与工程 班级13级无机非2班

指导教师 徐海燕 提交日期 20

16、

1、2

在大三刚开学的时候，李燕老师对我们说我们大三的学生要做一个CDIO项目，刚听到这个消息的时候，我的心里就在想“完了，自己的实践能力不好，以前从来没有做过这种项目，怎么办呢”，当时不知道怎么办，就按照老师的说法去找指导老师，我和室友一起找的老师是徐海燕老师，刚开始去见老师的时候，什么都没有准备，被老师教育了一顿，后来我们在去见老师的时候，都是先准备好每个人要说的东西，然后这样就不会害怕了，就这样在老师的指导下，我们一点一点把实验给做完，得到了我们想要的东西，在这次试验中，我学到了“学中做，做中学”实验原则和团队合作的实验精神，刚开始做实验的时候，我们一窍不懂，对要做什么，怎么去做一点都不了解，从最开始的实验任务布置下来，到去图书馆 网上查找文献资料，再到实验方案的设计，以及后来的实验具体操作过程，我从中间的过程学到了很多知识，从对实验的一无所知，到后来知识的一点一点总结，我感觉到从书本上学到的知识得到了充分的运用。

我们一大组有十个人，后来因为实验的需要，我们学要不同条件下的实验结果，所以我们这一大组分成了三个小组，我们这组有四个人，在我们这四个人之中，每个人都有自己的任务，在每一次老师布置任务下来之后，我们都会分工好每个人需要做的东西，这样每个人都有事情可做，避免了有人偷懒的情况。

经过了差不多一个学期的实验，CDIO就快要结束了，结题汇报很快就要进行了，在整个CDIO项目期间，我感觉最重要的不是实验结果，而是实验过程让我们学到了些什么，需要掌握的知识，实验态度，要培养我们的是，对实验要很认真，不能抱着打酱油的态度，让自己的同伴来做整个实验，而自己却在其他地方做一些其他事情，整个项目的参与过程让我体验到了实验的艰辛，也让我懂得了项目学分获得的不易，真心希望以后可以有更多这样的实验项目可以让我们来做，对我们以后的操作能力，以及以后步入社会后，参与到其他重大型的实验项目都有很大的帮助。 一.实验前的准备

无论在做什么之前，都要有一定的准备，这样才不至于等到以后发现问题重头再来，做实验更是如此。在实验前期的资料准备很重要。在网上的文献检索与查阅，图书馆查阅资料，并准备出实验的方案。在做一个实验之前就要写好实验方案，每一步要做什么，每一天去做什么，我们要制备的东西是什么，结构组成，怎样去制备，需要哪些原料，实验过程中怎样去制备，需要用到哪些仪器，以及样品制备好以后的检测问题，参考类似的实验，得到适用于我们自己实施可行的方案。我们的小组每个人都有自己的分工，我负责的是ZnO压敏陶瓷的原理特性及表征参数：

ZnO压敏电阻器是一类电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶 瓷，其U-I特性服从关系式: I=(U/C)α

ZnO压敏电阻器常用的性能参数有压敏电压漏电流、非线性系数、通流值、能量耐量、限制电压比等，其中压敏电压、漏电流、非线性系数表示了压敏电阻器的小电流特性，通流值、能量耐量、限制电压比则表示的是大电流特性。此外，表征压敏元件性能参数还有电压温度系数，固有电容等。

1.非线性系数α 压敏电阻器的非线性系数α，亦称电压指数，是指在给定的电压下，压敏电阻器U-I特性曲线上某点的静态电阻Rj与动态电阻Rd之比值，即：

或

式中，U ：施加于压敏电阻器上的电压; I ：流过压敏电阻器的电流; C ：材料系数。

材料系数C的量纲为欧姆，其数值等于流过压敏电阻器的电流为1A时的电压值。若己知压敏电阻器的C值，由式(3)、式(4)和式(5)就可以求出压敏电阻器任意电压下的电流值。而对于实际的压敏电阻器，在整个U-I关系范围，α并不是一个常数。在预击穿区和回升区，α值都很小;在击穿区，α值很大，可以达到50以上。本文中提到的非线性系数α，是在I=1mA的条件下的α值。

2. 压敏电压U1mA 压敏电阻的线性向非线性转变的电压转变时，位于非线性的起点电压正好在I-V曲线的的拐点上，该电压确定为元件的启动电压，也称为压敏电压，

是由阻性电流测试而得的。由于I-V曲线的转变点清晰度不明显，多数情况下是在通1mA电流时测量的，用U1mA来表示。对于一定尺寸规格的ZnO压敏电阻片，可通过调节配方和元件的几何尺寸来改变其压敏电压。亦有使用10mA电流测定的电压作为压敏电压者，以及使用标称电流测试者，标称电压定义为0.5mA/cm2，电流密度测定的电场强度E0.5表示，对于大多数压敏电阻器而言，这个值更接近非线性的起始点。3. 漏电流IL压敏电阻器进入击穿区之前在正常工作电压下所流过的电流，称为漏电流IL。漏电流主要由三部分贡献：元件的容性电流，元件的表面态电流和元件晶界电流。一般对漏电流的测量是将0.83倍U1mA的电压加于压敏电阻器两端，此时流过元件的电流即为漏电流。根据压敏电阻器在预击穿区的导电机理，漏电流的大小明显地受到环境温度的影响。当环境温度较高时，漏电流较大;反之，漏电流较小。可以通过配方的调整及制造工艺的改善来减小压敏电阻器的漏电流。研究低压元件的漏电流来源是很重要的，为了促进ZnO晶粒的长大，低压元件中通常会添加大量的TiO2，过量掺杂造成压敏元件漏电流增大[6]～[9]，在元件性能测试时容易引入假象，例如压敏电压和启动电压偏离较大。测试元件的非线性时，我们希望漏电流以通过晶界的电流为主。但低压元件普遍存在吸潮现象，初烧成的低压元件漏电流可以保持在4～20μA内，放置8～24h后，元件的漏电流可以增大到200μA。这样的元件的晶界非线性并没有被破坏，但却表现出非线性低，压敏电压也稍有降低的表象。 3.通流值

通流能力是衡量压敏电阻工作区的好坏的指标。按技术标准，通流值为压敏电阻器允许通过的最大电流值。采用二次冲击测试，以8/20μs波形脉冲电流作二次最大电流冲击，需保证压敏电压变化率小于10%。压敏电阻器的通流能力与材料的化学成分、制造工艺及其几何尺寸等因素有关，应合理设计材料的配方和工艺制度，以获得性能优良的压敏电阻器。 通流能力的提高，对于提高ZnO压敏电阻器的性能非常重要，它显示出了ZnO压敏电阻器能够承受多大电流冲击和大电流冲击后性能的稳定性。因此，提高ZnO压敏电阻器的通流能力是很有意义的。

4.限制电压比

限制电压比是指在通流能力实验中通过特定电流时加在压敏电阻器两端的电压Up与压敏电压U1mA的比值。它体现了压敏电阻器在大电流通过时的非线性特性，限制电压比越小，越能起到保护电路的作用。通流值和限制电压比一同反映了压敏电阻工作特性的好坏，即是压敏电阻通流值越大越能吸收浪涌电流，限制电压比越小，分流作用就越明显，保护特性就越好。

这是我在准备ZnO压敏陶瓷的原理特性和表征参数涉及到的知识点时用到的书籍。

二.运用相关理论知识设计出实验方案

ZnO是六方晶系纤锌矿结构，晶胞结构如图，其化学键处于离子键与共价键的中间键型状态，氧离子以六方密堆，锌离子占据一半的四面体空隙，锌和氧都是四面体配位。ZnO是相对开放的晶体结构，开放的结构对缺陷的性质及扩散机制有影响，所有的八面体间隙和一半的四面体间隙是空的，正负离子的配位数均为4，所以容易引入外部杂质，ZnO熔点为2248，密度为5.6g/cm3，纯净的ZnO晶体，其能带由02-的满的2p电子能级和Zn2+的空的4s能级组成，禁带宽度为3.2～3.4eV，因此，室温下，满足化学计量比的纯净ZnO应是绝缘体，而ZnO中最常见的缺陷是金属填隙原子，所以它是金属过剩(Zn1+xO)非化学计量比n型半导体，其能带结构如图。Eda等认为，在本征缺陷中，填隙锌原子扩散最快，对压敏电阻稳定性有很大影响。

ZnO压敏电阻的缺陷除ZnO的本征缺陷外，杂质元素的添加是影响其压敏性能的极其重要的因素。国内外研究人员进行了大量研究工作，取得了大量的成果。晶体中杂质的进入或缺陷的存在，将破坏部分正常晶格的平移对称性，产生以杂质离子或缺陷为中心的局域振动模式，从而形成新的能级，这些新的能级一般位于禁带之内，具有积累非平衡载流子(电子或空穴)的作用，这就是所谓的陷阱效应[10][11]， 一般把具有显著陷阱效应的杂质或缺陷能级称为陷阱，相应的杂质或缺陷成为陷阱中心。电子陷阱是指一类具有相变特征的受主粒子(Mn、Cu、Bi、Fe、Co等)对电子形成的一种束缚或禁锢状态。从晶体能带理论来解释,它是指由于各种原因使得晶粒中的导带弯曲或不连续，从而在导带中形成的势阱[12];从晶体结构来看，电子陷阱是指某些晶格点或晶体具有结构缺陷，这种缺陷通常带有一定量的正电荷，因而能够束缚自由电子[13]，正如一般电子为原子所束缚的情况，电子陷阱束缚的电子也具有确定的能级。

到目前为止，人们对低压化及掺杂改性方面己经作了很多研究工作，得到了许多有价值的结果，如Co、Mn、Sb等可改善非线性指数，Bi、Pr、Ba、Sr、Pb、U等可使ZnO晶粒绝缘和提供所需元素(O

2、Co、Mn、Zn等)到晶界，Co、玻璃料、Ag、B、Ni、Cr等的添加可改善稳定性，而A

1、Ga、F、Cr等可改善大电流非线性指数(形成ZnO晶粒中的施主)，Sb及Si可抑制晶粒生长，Be、Ti、Sn则可促进晶粒生长。 根据前期文献调研确定了影响低压 ZnO 压敏陶瓷电性的6个主要掺杂元素：Bi、Ti、Co、Mn、Sn、Sb。我们于是决定探究掺杂Ti对 ZnO 压敏陶瓷的影响，对此我们设置了四组平行试验。

三.实验的进行，操作过程

从开始实验到实验结束差不多进行了2个月的时间。通过前期的计算，需要的原料质量。计算出来之后实根据质量和配比称量。接下来进行球磨，球磨用到的是行星式球磨机，在接下来进行的是烘干，造粒，压片，排胶，烧结，披银，焊电极，检测。其中我认为比较重要的步骤是烧结，烧结过程需要营造一个烧结环境，确保烧结后的胚体严密结实。

在烧结之前需要添加粘合剂促进原料的造粒，添加了粘结剂之后可以使样品紧合致密，压出来的粒状样品才不会膨松。这样就为后面能烧结出致密的陶瓷坯体奠定了坚实的基础。

烧结过程是坯体成为坚硬致密体的过程。烧结温度如果设定不好，就会使陶瓷出现多孔多晶多相，这不仅影响陶瓷的致密度，还会影响它的物相分析。所以在烧结时要尽量赶走气孔、使坯体表面光洁度很高。

在实验室做实验的时候要遵循实验室守则，科学使用实验仪器，避免仪器的损坏，在刚开始压片的时候，我们就因为对仪器的不了解，造成了压片机的损坏，下面是我们进行压片时拍的图片。

披银时拍的图片

焊接电极时拍的图片

测量表征参数时拍的图片

四、处理实验数据处理分析

1.前期的计算

百分摩尔比 Ti1 TiO2 0.003 Bi2O3 0.005 Co2O3 0.005 Cr2O3 0.005 MnCO3 0.005 Sb2O3 0.01 ZnO 0.967

物质的量

La2O3 0.0018 Bi2O3 0.003 Co2O3 0.003 Cr2O3 0.003 MnCO3 0.003 Sb2O3 0.006 ZnO 0.5802

质量

TiO2 0.1438164

Ti2

0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.965

0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.579

0.239694

Ti3 0.01 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.96

0.006 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.576

0.479388

Ti4 0 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.97

0 0.003 0.003 0.003 0.003 0.006 0.582

0

总物质的量

0.6

总质量 0.8628984 Bi2O3 Co2O3 Cr2O3 MnCO3 Sb2O3 ZnO 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 47.234082 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 47.13639 1.39788 0.49758 0.456 0.34485 1.94112 46.89216 1.39788 5.59152 0.49758 1.99032 0.456 1.824 0.34485 1.3794 1.94112 7.76448 47.38062 188.643252

2.电性能测试数据收集

五、团队交流，分享经验

在试验进行期间，我们小组之间经常进行交流，分享经验，接下来要做什么，以及每一个人需要去做什么，我们定期的去见老师，去向老师汇报我们实验的进展情况，通过和老师交流，我们了解到实验过程中的不足，可以很好的改正。

六.总结

在整个实验过程中我涉及到的实验结果处理不多，但是每一次实验数据收集我都参与了，知道得到一份准确的实验数据不容易，让我更加珍惜此次实验的过程，经验。WPS，ORIGIN等软件我也可以很准确快速地运用，总之，这次实验带给我的东西很多很多，让我很期待下一次的CDIO。

第3篇：