スライド 1

ZnOバリスター系PTCサーミスタの導電特性
CRL
・目的
複合材料(Composite Materials)では、２種以上の互いに異なる材料要素を組み合わせ、個々の要素に無かった特性を生み出すこと
ができる。本研究では導電体－絶縁体コンポジットによるPTCサーミスタに関し、バリスター特性を有する材料をフィラーとして用
いることにより、PTC特性を電圧によりチューニングできる新しい材料の開発を試みた。また、コンポジット自体の電気抵抗を下げ
るため、シリコーンゴムにカーボンを添加しその効果も検討した.
・ PTC Thermistor（導電体と高膨張のポリマーの複合化による）
・Varistor ceramic （粒と流会の性質を利用）
PTC ( Positive Temperature Coefficient ) とは、温度の上昇に
対して電気抵抗値が急激に増加する抵抗-温度特性を有する。
Percolation Curve
バリスター（Variable Resisterの略語）は、印加電圧がある一
定以上になると、電流が急に流れ出す、非直線的な電圧－電流特
性を示す性質をもつ。
Varistor effect
PTC effect
絶縁性マトリックス
導電性粒子
Current(A)
Resistivity
-+
導電パス
- +
- +
- +
- +
- +
- +
ferroelectric
ceramics
saturated region
Vc
ZnO-Bi2O3系バリスター
Voltage(V)
Conductive filler(vol.%)
Composite Materials
・ZnO + Silicone rubber Composite
・実験方法
10V/cm
106
ZnO varistor filler
Carbon-loaded
Silicone rubber
104
〔particle size: 250～500μｍ〕
30
40
50
60150V/cm
70
1010
Curing
at room temperature
for 12 hours
Composite
8×8×4 mm
1099
1088
1077
1066
40vol%
54vol%
65vol%
1055
1033
101010
1099
1088
1077
50V/cm
100V/cm
150V/cm
300V/cm
1066
1055
1044
1033
0
50
100
150
0
50
Temperature / ℃
104
50
60
70
100
150
Temperature / ℃
電圧変化による温度依存性
フィラー量による温度依存性
40
30
under 100MPa for 1h
101111
101010
106
with 1.5wt% hardener
in acetone
CIP
101212
101111
1044
108
Mixing
101212
Electrical resistivity / Ω･cm
108
Electrical resistivity / Ω･cm
1010
80
コンポジットのパーコレーションカーブ
SEM
two-probe method by a DC power supply (0～100V）
I－V characteristics
temperature dependence of resistivity
4wt%
0
5
10
15
20
Acetylene Black filler (wt%)
シリコーンゴム＋カーボン
パーコレーションカーブ
1011
1010
109
108
107
106
105
104
103
1011
1010
109
108
107
106
105
104
103
10V/cm
150V/cm
1011
Electrical resistivity (Ω・cm)
Measurement
with Ag paste
1011
101０
10９
10８
10７
10６
10５
10４
10３
102
101
100
Electrical resistivity (Ω・cm)
Electroding
Electrical resistivity (Ω・cm)
・ZnO + Silicone rubber + Carbon Composite
1010
109
108
37.5vol.%
107
44.4vol.%
106
60.0vol.%
105
104
103
0
0
50
100
50
100
Temperature (℃)
150
150
ZnO-varistor particle filler (vol.%)
フィラー量による温度依存性
コンポジットのパーコレーションカーブ
カーボンの添加により電気抵抗の低下、またフィラーの添加量の削減することが可能になった。
Nagoya Institute of Technology Ceramics Research Laboratory

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