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高分子基PTC材料應用前景可期
發布時間:2011-7-7 點擊率:2136

 高分子基正溫度系數材料(PTC)材料作為一種智能導電高分子材料充滿活力。高分子基PTC材料是以有機聚合物為基體,摻入炭黑、石墨或金屬粉、金屬氧化物等導電填料而制成的一種復合材料。其最大特點是材料的電阻率隨著溫度的升高而增大,在結晶聚合物的熔點附近,電阻率可升高幾個甚至十幾個數量級。由于高分子基PTC材料電性能優良、成型加工方便、可設計性好,同時成本低,因而是一種應用前景很好的功能材料。目前,美國的瑞侃公司為世界范圍內該領域的領頭羊,上海長園維安為國內該領域的排頭兵。另外,國內浙江大學、華東理工大學、中山大學、北京航空航天大學、深圳長園維安以及一些其他的科研企業單位也開展了對高分子基PTC材料的研制。

    高分子基PTC復合材料由于具有質地柔軟、易加工成型、制造成本較低、具有較大的導電范圍、室溫電阻率低、可以在較低的溫度下使用等優點,正日益受到重視,且迅速成為PTC材料開發研制的熱點,在醫療、計算機、程控電話交換機、手機電池、汽車配件、家電產品、工業儀表、運載火箭、火災報警等領域也得到了廣泛的應用。

    將高分子基PTC材料作為電路保護元件串聯于負荷電路中,當電路處于工作狀態時,流過高分子基PTC保護元件的電流不足以使其溫度超過開關溫度,PTC保護元件呈低阻狀態;一旦電路出現故障(如過流、過壓、過熱),就會使回路電流增大,此時PTC元件的電阻因自熱而迅速增大,其電阻率以幾個數量級(3~9)快速劇增,從而迫使電流迅速下降,使電路處于“斷開”狀態。而當故障排除后(即電流減小到正常狀態或溫度降低),由于材料的記憶特性,分子結構會返回到原來低溫時的緊密規則狀態,導電粒子重新接觸,電流通道得到恢復,其電阻又恢復到低阻狀態。作為保護元件,高分子基PTC材料在通信電路、節能燈電子鎮流器、微電機、汽車等領域應用廣泛。

    高分子基PTC材料的室溫電阻小,在溫度超過臨界點時,其電阻率隨溫度的升高而急劇增大,可抑制加熱材料的繼續升溫,從而自動調節輸出功率,實現溫度的自發控制。以高分子材料為基體制成的自控溫加熱器具有許多優點,可廣泛用于氣液輸送管道、儀表、罐體等的加熱、保溫、防凍及融雪裝置等。已經形成工業化的國家主要有美國、英國、德國、日本等,我國也開始了這方面的研究和生產?梢,作為加熱元件,高分子基PTC加熱元件應用也非常廣泛。

    從總體上看,與當前的電子元器件發展方向一樣,高分子基PTC材料制得的熱敏電阻正向著高精度,高可靠,長壽命,小、薄、片式化等方向發展。從性能來看,在滿足上述小、薄尺寸要求的前提下,耐高壓、滿足室溫低電阻、低漏電流是熱敏電阻的主要方向。

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