碳化硼陶瓷的非線性電阻特性研究

本研究報(bào)道以碳化硅(SiC)作為燒結(jié)添加劑，無壓燒結(jié)制備了不同含碳(C)量的碳化硼(B4C)陶瓷，隨著碳含量的增加，燒結(jié)試樣的相對(duì)密度增加，晶粒尺寸明顯減小。同時(shí)隨著碳含量的增加使得B4C陶瓷的導(dǎo)電性能由非線性變?yōu)榫€性，當(dāng)碳化硼達(dá)到10wt%時(shí)，B4C陶瓷樣品的電阻率達(dá)到56.2Ω.cm，而在力學(xué)性能上，抗彎強(qiáng)度于彈性模量隨著含碳量的提高而略有提升，斷裂韌性基本保持不變，維氏硬度明顯提高。

在空氣電池中，負(fù)載催化劑的碳材料易在高電位下發(fā)生腐蝕，使催化劑從基體表面脫落二聚集，降低了催化活性，在這種情況下，需要選擇更加穩(wěn)定的催化劑基材。碳化硼（B4C）陶瓷具有優(yōu)異的耐酸堿腐蝕、密度低、力學(xué)性能突出等特點(diǎn)，而根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，當(dāng)催化劑負(fù)載到B4C上時(shí)，活性會(huì)更高。因此，碳化硼陶瓷有望用于空氣電池催化劑載體。然而，本研究發(fā)現(xiàn)B4C陶瓷表現(xiàn)為非線性電阻特性（目前幾乎無這方面報(bào)道），這不利于實(shí)際運(yùn)用，因此，本研究試圖在B4C陶瓷中加入導(dǎo)電相以改變其電學(xué)特性。

本報(bào)道中，研究人員加入碳（酚醛樹脂高溫?zé)峤獾玫剑┳鳛榈诙?，碳化硅（SiC）作為燒結(jié)添加劑。其中，碳不僅可作為導(dǎo)電相填充在B4C陶瓷里，還可去除B4C表面的氧，促進(jìn)燒結(jié)。更進(jìn)一步對(duì)比了不同碳含量對(duì)B4C陶瓷電導(dǎo)率、機(jī)械性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。