特許 6181207 サーミスタ材料及びそれを調製する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181207

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】サーミスタ材料及びそれを調製する方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/468 20060101AFI20170807BHJP

   H01C 7/02 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   C04B35/468

   H01C7/02

【請求項の数】19

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-555572(P2015-555572)

(86)(22)【出願日】2014年1月24日

(65)【公表番号】特表2016-510302(P2016-510302A)

(43)【公表日】2016年4月7日

(86)【国際出願番号】CN2014071418

(87)【国際公開番号】WO2014117689

(87)【国際公開日】20140807

【審査請求日】2015年9月24日

(31)【優先権主張番号】201310034876.3

(32)【優先日】2013年1月30日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】505327398

【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＢＹＤ ＣＯＭＰＡＮＹ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100107733

【弁理士】

【氏名又は名称】流 良広

(74)【代理人】

【識別番号】100115347

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 奈緒子

(74)【代理人】

【識別番号】100163038

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 武志

(72)【発明者】

【氏名】ヂャオ・イェンシュァイ

(72)【発明者】

【氏名】チョウ・ウェイ

【審査官】 國方 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５６１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０２６８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９２２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１３６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００１８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５００２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１１６９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２３９２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６４７２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／４６８

Ｈ０１Ｃ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーミスタ材料を調製する方法であって、
ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３を含む第１の混合物を提供する工程であって、前記第１の混合物１００重量部に対して、ＢａＴｉＯ_３が、９４．８５重量部〜９７．７５重量部であり、Ｂ_２Ｏ_３が、０．４重量部〜２．５重量部であり、ＳｉＯ_２が、０．５重量部〜０．９重量部であり、Ｌｉ_２Ｏが、０．０８重量部〜０．２重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５が、０．２重量部〜０．３重量部であり、Ｃｓ_２Ｏが、０．６重量部〜０．７２５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３が、０．３２５重量部〜０．５６５重量部である工程と；
前記第１の混合物を８００℃〜９００℃で焼結して第１の粉末材料を形成する工程と；
前記第１の粉末材料を、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２を含む第２の混合物と混合して、第２の粉末材料を形成する工程であって、前記第２の混合物中、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ａｌ_２Ｏ_３が、０．０６重量部〜０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２が、０．０７重量部〜０．０８重量部である工程と；
前記第２の粉末材料を造粒、ペレット化、及び成形して、成形材料を形成する工程と；
前記成形材料を熱処理に付す工程と
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

焼結工程の前に第１の混合物を粉砕に付す工程と、
造粒工程の前に第２の粉末材料を粉砕に付す工程と
を更に含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

混合工程において、第１の粉末材料を第２の混合物及び焼結添加剤と混合する請求項１から２のいずれかに記載の方法。

【請求項4】

焼結添加剤が、酸性シリカゾルを含む請求項３に記載の方法。

【請求項5】

造粒工程が、有機結合剤を用いることによって行われる請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

有機結合剤が、５重量％〜６重量％の濃度を有するポリビニルアルコール溶液を含み、第２の粉末材料１００重量部に対して、前記ポリビニルアルコール溶液が、０．１重量部〜０．２重量部である請求項５に記載の方法。

【請求項7】

熱処理が、
５８０℃〜６００℃の第１の温度における第１の熱処理と；
１，１５０℃〜１，１８０℃の第２の温度における第２の熱処理と；
１，２００℃〜１，２７０℃の第３の温度における第３の熱処理と；
１，１００℃〜１，１７５℃の第４の温度における第４の熱処理と
を含む請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

第１の熱処理が、６０分間〜１２０分間行われ、第２の熱処理が、２０分間〜４０分間行われ、第３の熱処理が、５０分間〜７０分間行われ、第４の熱処理が、５０分間〜７０分間行われる請求項７に記載の方法。

【請求項9】

第１の温度が、４．０℃／分〜５．２℃／分の昇温速度で達成され、第３の温度が、３．０℃／分〜１０℃／分の昇温速度で達成され、第４の温度が、１．１℃／分〜３．５℃／分の降温速度で達成される請求項７から８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

熱処理が、
６００℃〜６１０℃で９０分間〜１１０分間の第５の熱処理
を更に含む請求項７から９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

焼結工程が、
５００℃〜６２０℃の第５の温度における第１の焼結と、
８００℃〜９００℃の第６の温度における第２の焼結と
を含む請求項１から１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

第１の焼結工程が、５０分間〜７０分間行われ、第２の焼結工程が、６０分間〜７０分間行われ、第５の温度が、４．２℃／分〜５．２℃／分の昇温速度で第６の温度に昇温される請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

造粒工程が、噴霧造粒を介して実施され、前記造粒工程では、第２の粉末材料が、２００μｍ〜１，０００μｍの平均直径を有する造粒粒子に造粒される請求項１から１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

ペレット化工程が、２０ＭＰａ〜３０ＭＰａの圧力下で実施される請求項１から１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

１，１２５℃〜１，２５０℃の第７の温度で１時間〜１．５時間保持する工程と、
冷却する工程と
を更に含む請求項１から１４のいずれかに記載の方法。

【請求項16】

第７の温度が、２５０℃／時〜３００℃／時の昇温速度で達成され、冷却工程が、３００℃／時〜３５０℃／時の降温速度で行われる請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

ＢａＴｉＯ_３が、
２．５〜３．５のｐＨ下でバリウム塩、チタン酸塩、及びシュウ酸溶液を混合して第１の溶液を形成する工程と；
前記第１の溶液を共沈に付して、シュウ酸チタンバリウム前駆体を形成する工程と；
７２０℃〜８２０℃で０．８時間〜１．２時間、前記シュウ酸チタンバリウム前駆体をか焼する工程と
によって調製される請求項１から１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

混合物からなるサーミスタ材料であって、前記混合物が、ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２を含み、
ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ｂ_２Ｏ_３が、１．０５重量部〜２．６４重量部であり、ＳｉＯ_２が、０．５２重量部〜０．９４重量部であり、Ｌｉ_２Ｏが、０．０８４重量部〜０．２１重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５が、０．２１重量部〜０．３２重量部であり、Ｃｓ_２Ｏが、０．６３重量部〜０．７６４重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３が、０．３４３重量部〜０．５９６重量部であり、Ａｌ_２Ｏ_３が、０．０６重量部〜０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２が、０．０４重量部〜０．０８重量部であることを特徴とするサーミスタ材料。

【請求項19】

ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ｂ_２Ｏ_３が、１．０８重量部〜２．６０重量部であり、ＳｉＯ_２が、０．５５重量部〜０．９０重量部であり、Ｌｉ_２Ｏが、０．０８８重量部〜０．２０重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５が、０．２５重量部〜０．３０重量部であり、Ｃｓ_２Ｏが、０．６５重量部〜０．７５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３が、０．３５重量部〜０．５５重量部であり、Ａｌ_２Ｏ_３が、０．０６重量部〜０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２が、０．０４重量部〜０．０８重量部である請求項１８に記載のサーミスタ材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、その開示内容の全体を参照により援用する、中華人民共和国国家知識産権局に２０１３年１月３０日に出願された中国特許出願第２０１３１００３４８７６．３号の優先権及びその利益を主張するものである。

【0002】

本開示は、サーミスタ材料及び前記サーミスタ材料を調製する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

この項における記述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであって、先行技術を構成するものではない。

【0004】

過電流又は過熱条件における保護素子としての正温度係数（ＰＴＣ）サーミスタは、コンピュータ及びその周辺機器、携帯電話、バッテリーパック、電気通信機器、ネットワーク機器、変圧器、工業用制御機器、車両、及び他の電気製品で広く用いられている。例えば、チタン酸バリウムＰＴＣサーミスタは、温度係数が高いことから様々な産業で広く用いられている。

【0005】

従来のチタン酸バリウムＰＴＣサーミスタは、一般的に、約１２０℃のキュリー温度を有する。現在、チタン酸バリウムＰＴＣサーミスタの動作温度を上昇させるために、チタン酸バリウム粉末の半導体化プロセスに関する多くの研究がなされており、例えば、ドナードーピング又はアクセプタードーピングを実施することができる。ドナードーピングは、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、又はＬａを用いることによって処理され得、アクセプタードーピングは、Ｍｎ、Ｆｅ、又はＭｇを用いることによって処理され得る。しかし、これらチタン酸バリウムＰＴＣサーミスタは、高い周囲抵抗を有することがある。また、半導体化プロセス中の焼結プロセスは、制御が困難であり得るので、チタン酸バリウム粉末が不均一に半導体化されることがある。このように、チタン酸バリウム粉末が不均一になることがあるので、チタン酸バリウムＰＴＣサーミスタは、高い結晶粒抵抗及び高い結晶粒界抵抗を有することがある。したがって、チタン酸バリウムＰＴＣサーミスタは、高い周囲抵抗及び低下した揚力対抗力比を有し得、このことは、その開発及び適用を大幅に制限する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、従来技術に存在する問題のうちの少なくとも１つを少なくともある程度解決することを目的とする。この目的のために、サーミスタ材料及びサーミスタ材料を調製する方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の態様によれば、サーミスタ材料を調製する方法が提供される。前記方法は、ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３を含有する第１の混合物であって、前記第１の混合物１００重量部に対して、ＢａＴｉＯ_３が、約９４．８５重量部〜約９７．７５重量部であり、Ｂ_２Ｏ_３が、約０．４重量部〜約２．５重量部であり、ＳｉＯ_２が、約０．５重量部〜約０．９重量部であり、Ｌｉ_２Ｏが、約０．０８重量部〜約０．２重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５が、約０．２重量部〜約０．３重量部であり、Ｃｓ_２Ｏが、約０．６重量部〜約０．７２５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３が、約０．３２５重量部〜約０．５６５重量部である第１の混合物を提供する工程と；前記第１の混合物を約８００℃〜約９００℃で焼結して第１の粉末材料を形成する工程と；前記第１の粉末材料をＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２を含む第２の混合物とを混合して、第２の粉末材料を形成する工程であって、前記第２の混合物中、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ａｌ_２Ｏ_３が、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２が、約０．０７重量部〜約０．０８重量部である工程と；前記第２の粉末材料を造粒、ペレット化、及び成形して、成形材料を形成する工程と；前記成形材料を熱処理に付す工程とを含み得る。

【0008】

幾つかの実施形態では、熱処理は、約５８０℃〜約６００℃の第１の温度における第１の熱処理と；約１，１５０℃〜約１，１８０℃の第２の温度における第２の熱処理と；約１，２００℃〜約１，２７０℃の第３の温度における第３の熱処理と；約１，１００℃〜約１，１７５℃の第４の温度における第４の熱処理とを含む。

【0009】

本開示の別の態様によれば、上述の方法によって調製されるサーミスタ材料が提供される。

【0010】

本発明者らは、驚くべきことに、本開示の実施形態に係る方法を用いると、調製されるサーミスタ材料に様々な酸化物（ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２）がドープされ得ることを見出した。その結果、前記サーミスタ材料のキュリー温度、耐電圧、及び揚力対抗力比を上昇させることができ、前記サーミスタ材料の周囲抵抗、結晶粒抵抗、及び結晶粒界抵抗を低下させることができる。更に、本開示の実施形態に係る方法は、操作が容易であり得、焼結条件に対する要件が低く（例えば、焼結工程は、優れた焼結条件を有し且つ制御が容易である）、コストも低い。このように、調製されるサーミスタ材料の収量及び均一性を改善することができる。サーミスタ材料は、高い正温度係数（ＰＴＣ）を有し得るので、前記サーミスタ材料は、ＰＴＣサーミスタ材料と呼ばれることもある。

【0011】

本開示の実施形態に係る方法を用いると、ドナードーピング及びアクセプタードーピングの混合ドーピングによってチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）を均一に半導体化することができる。前記方法中にドナードーピング及びアクセプタードーピングの両方を行うので、焼結工程中にＢａＴｉＯ_３粉末が均一になり得、結晶粒抵抗及び結晶粒界抵抗が低くなり得、それによって、サーミスタ材料の周囲抵抗が更に低下し得、揚力対抗力比が改善され得る。更に、前記サーミスタ材料の他の性能も改善され得るので、本開示の実施形態に従って調製されるサーミスタ材料は、様々な分野に適用することができる。

【0012】

本開示の実施形態によれば、調製されるサーミスタ材料は、２０オーム未満の周囲抵抗、４００ボルト超の動作電圧、９００ボルト以下の降伏電圧、約２００℃のキュリー温度、及び６超の揚力対抗力比を有し得る。したがって、本開示の実施形態に従って調製されるサーミスタ材料は、高圧及び高温環境において適用することができる。

【0013】

本開示の更なる態様によれば、サーミスタ材料が提供される。サーミスタは、混合し、混合物を加熱することによって調製することができ、前記混合物は、ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２を含有し得る。

【0014】

本開示の実施形態によれば、サーミスタ材料のキュリー温度、耐電圧、及び揚力対抗力比を上昇させることができ、前記サーミスタ材料の周囲抵抗、結晶粒抵抗、及び結晶粒界抵抗を低下させることができる。更に、前記サーミスタ材料は、製造が容易であり得且つ製造コストが低い。前記サーミスタ材料は、高い正温度係数（ＰＴＣ）を有し得るので、前記サーミスタ材料は、ＰＴＣサーミスタ材料と呼ばれることもある。更に、前記サーミスタ材料の他の性能も改善され得るので、本開示の実施形態に従って調製されるサーミスタ材料は、様々な分野に適用することができる。

【0015】

本開示の実施形態によれば、サーミスタ材料は、２０オーム未満の周囲抵抗、４００ボルト超の動作電圧、９００ボルト以下の降伏電圧、約２００℃のキュリー温度、及び６超の揚力対抗力比を有し得る。したがって、前記サーミスタ材料は、高圧及び高温環境において適用することができる。

【0016】

本開示の実施形態の更なる態様及び利点は、以下の明細書に部分的に記載されており、以下の明細書から部分的に明らかになるか、又は本開示の実施形態の実施から習得されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本開示のこれら及び他の態様及び利点は、図面と併せて以下の明細書から明らかになり、より容易に理解される。

【図1】図１は、本開示の一例に係るサーミスタ材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。

【図2】図２は、本開示の別の例に係るサーミスタ材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。

【図3】図３は、本開示の更に別の例に係るサーミスタ材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。

【図4】図４は、本開示の更に別の例に係るサーミスタ材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。

【図5】図５は、本開示の一例に係るサーミスタ材料を調製する方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本開示の実施形態を詳細に参照し、記載する実施形態のサンプルを図面に示す。図面を参照して本明細書に記載する実施形態は、説明、例証を意図するものであり、一般的に、本開示を理解するために用いられる。前記実施形態は、本開示を限定するものであると解釈すべきではない。

【0019】

本明細書及び以下の特許請求の範囲において、特に指定しない限り、数値の定義は、常に極値を含む。

【0020】

更に、「第１」及び「第２」等の用語は、説明目的のために本明細書で用いられ、相対的な重要性又は意義を示す又は意味することを意図するものではない。

【0021】

上述の特徴及び以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなしに、指定する特定の組み合わせだけではなく他の組み合わせでも又は単独でも用いることができる。

【0022】

本開示の態様の実施形態は、サーミスタ材料を調製する方法を提供する。前記方法は、以下の工程ｓ５０１〜５０５を含み得る。前記方法については、図５を参照して以下に記載する。

【0023】

工程ｓ５０１：ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３を含有する第１の混合物を提供する。

【0024】

幾つかの実施形態では、第１の混合物１００重量部に対して、ＢａＴｉＯ_３の量は、約９４．８５重量部〜約９７．７５重量部であり、Ｂ_２Ｏ_３の量は、約０．４重量部〜約２．５重量部であり、ＳｉＯ_２の量は、約０．５重量部〜約０．９重量部であり、Ｌｉ_２Ｏの量は、約０．０８重量部〜約０．２重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５の量は、約０．２重量部〜約０．３重量部であり、Ｃｓ_２Ｏの量は、約０．６重量部〜約０．７２５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３の量は、約０．３２５重量部〜約０．５６５重量部である。

【0025】

本開示の幾つかの実施形態では、工程ｓ５０１において、第１の混合物は、ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３の粉末を均一に混合することによって提供され得る。ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３を混合する順序は特に限定されないことに留意すべきである。

【0026】

工程ｓ５０２：第１の混合物を約８００℃〜約９００℃で焼結して第１の粉末材料を形成する。

【0027】

本開示の１つの実施形態では、前記方法は、焼結工程前に第１の混合物を粉砕に付す工程を更に含む。本開示における粉砕の方法は特に限定されず、当業者に公知の任意の一般的な装置を使用することによって粉砕を実施してよく、例えば、遊星ボールミルを用いてボールミル粉砕することによって粉砕を実施してよい。

【0028】

本開示の幾つかの実施形態では、工程ｓ５０２は、約１００分間〜約１２０分間実施してよい。約８００℃〜約９００℃の温度は、約４．２℃／分〜約５．２℃／分の昇温速度で達成され得る。

【0029】

本開示の１つの実施形態では、焼結工程は、多段階焼結を介して実施してよい。例えば、本開示の１つの実施形態では、焼結工程は、約５００℃〜約６２０℃における第１の焼結と、約８００℃〜約９００℃における第２の焼結とを含む。

【0030】

本開示の幾つかの実施形態では、第１の焼結工程は、約５０分間〜約７０分間行われ、第２の焼結工程は、約６０分間〜約７０分間行われる。

【0031】

幾つかの実施形態では、第１の焼結工程における約５００℃〜約６２０℃の温度は、約４．５℃／時〜約５．０℃／時の昇温速度で達成され、前記第１の焼結工程における約５００℃〜約６２０℃の温度は、約４．２℃／分〜約５．２℃／分の昇温速度で第２の焼結工程における約８００℃〜約９００℃に昇温される。

【0032】

工程ｓ５０３：第１の粉末材料をＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２を含有する第２の混合物と混合して、第２の粉末材料を形成する。

【0033】

幾つかの実施形態では、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ａｌ_２Ｏ_３の量は、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２の量は、約０．０７重量部〜約０．０８重量部である。

【0034】

本開示の幾つかの実施形態では、工程ｓ５０３において、第１の粉末材料を第２の混合物及び焼結添加剤と混合する。１つの実施形態では、前記焼結添加剤は、酸性シリカゾルを含有する。前記酸性シリカゾルは、市販されている場合があることに留意すべきである。或いは、前記酸性シリカゾルは、４０：４：１の比率に従ってエチルアルコール、水、及びオルトケイ酸テトラエチルを混合して第１の混合物を形成する工程と；撹拌中に前記第１の混合物に塩酸１．１モルを添加しながら、水浴を用いて前記第１の混合物を６０℃で５時間撹拌して、第２の混合物を形成する工程と；前記第２の混合物を２４時間静置する工程とによって調製することもできる。

【0035】

１つの実施形態では、焼結添加剤は、第１の粉末材料１００重量部に対して約０．０２重量部〜約０．０４重量部であってよい。

【0036】

工程ｓ５０４：第２の粉末材料を造粒、ペレット化、及び成形して成形材料を形成する。

【0037】

幾つかの実施形態では、前記方法は、造粒工程前に第２の粉末材料を粉砕に付す工程を更に含む。

【0038】

本開示の幾つかの実施形態では、造粒工程は、有機結合剤を用いることによって行われる。

【0039】

１つの実施形態では、有機結合剤は、ポリビニルアルコール溶液を含んでいてよい。幾つかの実施形態では、前記ポリビニルアルコール溶液は、約５重量％〜約６重量％（例えば、５重量％）の濃度を有していてよい。

【0040】

幾つかの実施形態では、第２の粉末材料１００重量部に対して、ポリビニルアルコール溶液は、約０．１重量部〜約０．１５重量部（例えば、０．１重量部）である。

【0041】

本開示の幾つかの実施形態では、造粒工程は、噴霧造粒を介して実施してよい。その結果、調製されるサーミスタ材料の性能が更に改善され得る。本開示の幾つかの実施形態では、造粒工程において、第２の粉末材料は、約２００μｍ〜約１，０００μｍの平均直径を有する造粒粒子に造粒される。

【0042】

本開示の幾つかの実施形態では、ペレット化工程は、約２０ＭＰａ〜約３０ＭＰａの成形圧下で実施してよい。その結果、成形材料の緻密度が更に改善され得る。

【0043】

工程５０５：成形材料を熱処理に付す。

【0044】

本開示の幾つかの実施形態では、熱処理は、約５８０℃〜約６００℃の第１の温度における第１の熱処理と；約１，１５０℃〜約１，１８０℃の第２の温度における第２の熱処理と；約１，２００℃〜約１，２７０℃の第３の温度における第３の熱処理と；約１，１００℃〜約１，１７５℃の第４の温度における第４の熱処理とを含んでいてよい。

【0045】

幾つかの実施形態では、第１の熱処理において有機結合剤を除去し；第２の熱処理において補足的合成を行い；第３の熱処理において更なる焼結を行い；第４の熱処理において酸化反応を行う。

【0046】

本開示の１つの実施形態では、第１の熱処理は、約６０分間〜約１２０分間行い、第２の熱処理は、約２０分間〜約４０分間行い、第３の熱処理は、約５０分間〜約７０分間行い、第４の熱処理は、約５０分間〜約７０分間行う。

【0047】

本開示の１つの実施形態では、第１の温度は、約４．０℃／分〜約５．２℃／分の昇温速度で達成され、第３の温度は、約３．０℃／分〜約１０℃／分の昇温速度で達成され、第４の温度は、約１．１℃／分〜約３．５℃／分の降温速度で達成される。

【0048】

本開示の１つの実施形態では、熱処理は、約６００℃〜約６１０℃で約９０分間〜約１１０分間の第５の熱処理を更に含んでいてよい。本開示の１つの実施形態では、第５の処理後、得られた生成物を室温に冷却する。

【0049】

本開示の幾つかの実施形態によれば、前記方法は、約１，１２５℃〜約１，２５０℃の温度で約１時間〜約１．５時間保持する工程と、冷却する工程とを更に含んでいてよい。

【0050】

本開示の１つの実施形態では、約１，１２５℃〜約１，２５０℃の温度は、約２５０℃／時〜約３００℃／時の昇温速度で達成され、冷却工程は、室温になるまで約３００℃／時〜約３５０℃／時の降温速度で行われる。その結果、サーミスタ材料の性能は、更に改善され得る。

【0051】

本開示の幾つかの実施形態では、ＢａＴｉＯ_３は、市販されている場合がある。或いは、ＢａＴｉＯ_３は、共沈法によって調製してもよい。１つの実施形態では、共沈法は、約２．５〜約３．５のｐＨ下でバリウム塩、チタン酸塩、及びシュウ酸溶液を混合して第１の溶液を形成する工程と；前記第１の溶液を共沈に付して、シュウ酸チタンバリウム前駆体を形成する工程と；約７２０℃〜約８２０℃で約０．８時間〜約１．２時間、前記シュウ酸チタンバリウム前駆体をか焼する工程とを含んでいてよい。

【0052】

具体的には、ＢａＴｉＯ_３は、以下の工程を用いて調製してよい。先ず、０．５モル／Ｌの分析的に純粋な塩化バリウム溶液及び０．５モル／Ｌのシュウ酸溶液を、それぞれ、脱イオン水を用いることによって調製する。次に、前記シュウ酸溶液１，０００ｍＬを６０℃の温度の電子恒温水槽に入れ、次いで、５０ｍＬ／分の供給速度で分析的に純粋なチタン酸ブチル及び前記塩化バリウム溶液を前記シュウ酸溶液に添加して混合溶液を形成し、次いで、得られた混合溶液を磁気撹拌装置によって撹拌し、アンモニア水によって前記混合溶液のｐＨを２．５〜３．５に制御する。前記混合溶液において、塩化バリウム：チタン酸ブチル：シュウ酸の比は、１：１：２である。３番目に、得られた溶液を１時間共沈プロセスに付して、シュウ酸チタンバリウム前駆体を得る。次いで、前記シュウ酸チタンバリウム前駆体を４回〜６回洗浄及び濾過して塩化物イオン及び他の不純物を除去し、オーブン内にて１００℃で乾燥させる。最後に、乾燥させたシュウ酸チタンバリウム前駆体を８００℃で１時間か焼する。このようにして、超微細チタン酸バリウム粉末を得る。

【0053】

具体的には、１つの実施形態では、サーミスタ材料を調製する方法を以下に詳細に記載し得る。

【0054】

１）ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、及びＮｄ_２Ｏ_３を混合して、第１の混合物を提供するが、ここで、前記第１の混合物１００重量部に対して、ＢａＴｉＯ_３の量は、９４．８５重量部〜約９７．７５重量部であり、Ｂ_２Ｏ_３の量は、約０．４重量部〜約２．５重量部であり、ＳｉＯ_２の量は、約０．５重量部〜約０．９重量部であり、Ｌｉ_２Ｏの量は、約０．０８重量部〜約０．２重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５の量は、約０．２重量部〜約０．３重量部であり、Ｃｓ_２Ｏの量は、約０．６重量部〜約０．７２５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３の量は、約０．３２５重量部〜約０．５６５重量部である。次いで、前記第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付す。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有する。次いで、粉砕された第１の混合物をメッシュ篩（例えば、８０メッシュの篩）で篩って第１の粉末材料を得る。一般的に、粉末材料は、オーブン内にて８０℃で乾燥させる。

【0055】

２）先ず、前記第１の粉末材料を６２０℃（５℃／分の昇温速度で達成される）で６０分間焼結し、次いで、約４．５℃／分〜約５．２℃／分の昇温速度で６２０℃から８５０℃に昇温し、焼結した第１の粉末材料を８５０℃で約６０分間保持する。

【0056】

３）工程２）で得られた粉末材料をＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、及び焼結添加剤と混合して第２の混合物を形成するが、ここでは、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ａｌ_２Ｏ_３は、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２は、約０．０７重量部〜約０．０８重量部であり、また、前記工程２）で得られた粉末材料１００重量部に対して、焼結添加剤は、約０．０２重量部〜約０．０４重量部である。次いで、前記第２の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：２で、前記第２の混合物を２４時間ボールミル粉砕に付して、第２の粉末材料を形成する。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有する。次いで、前記第２の粉末材料を乾燥させ、１００メッシュの篩で篩う。

【0057】

４）工程３）で得られた粉末材料を、５重量％の濃度を有するポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液と共に造粒して、粒子材料を形成するが、ここでは、前記工程３）で得られた粉末材料１００重量部に対して、前記ＰＶＡ溶液は、約０．１重量部である。造粒後、前記粒子材料は、約２００μｍ〜約１，０００μｍの平均直径を有する。

【0058】

５）工程５）で得られた粒子材料を、約２５ＭＰａの圧力下で所定の成形型を用いてペレット化し、成形して、成形材料を形成する。

【0059】

６）高温焼結炉内の温度を４．１℃／分の昇温速度で６００℃にし、成形材料を６００℃で６０分間保持してＰＶＡを除去する。次いで、焼結された材料を１，１７５℃で４０分間の熱処理に付し、その間に補足的合成を行う。次いで、速やかに１，２５０℃まで昇温し、加熱された材料を１，２５０℃で６０分間保持する。次いで、約３．３℃／分の降温速度で１，１００℃まで降温し、得られた材料を１，１００℃で約５０分間保持し、その間に前記材料を酸化させる。次いで、６００℃まで降温し、約５０分間保持し、２００℃まで降温する。最後に、得られた材料を室温まで放冷する。

【0060】

７）約４．２℃／分〜約５℃／分の昇温速度で室温から１，１２５℃まで昇温し、工程６）で得られた材料を１，１２５℃で６０分間保持する。

【0061】

本開示の別の態様の実施形態は、サーミスタ材料を提供する。前記サーミスタ材料は、上述の方法によって調製することができる。前記サーミスタ材料は、高い正温度係数を有するので、前記サーミスタ材料は、正温度係数（ＰＴＣ）サーミスタ材料と呼ばれることもあることに留意されたい。

【0062】

本開示の更なる態様の実施形態は、サーミスタ材料を提供する。前記サーミスタ材料は、混合し、混合物を加熱することによって調製することができ、前記混合物は、ＢａＴｉＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｓ_２Ｏ、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２を含有していてよい。

【0063】

本開示の幾つかの実施形態では、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ｂ_２Ｏ_３の量は、約１．０５重量部〜約２．６４重量部であり、ＳｉＯ_２の量は、約０．５２重量部〜約０．９４重量部であり、Ｌｉ_２Ｏの量は、約０．０８４重量部〜約０．２１重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５の量は、約０．２１重量部〜約０．３２重量部であり、Ｃｓ_２Ｏの量は、約０．６３重量部〜約０．７６４重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３の量は、約０．３４３重量部〜約０．５９６重量部であり、Ａｌ_２Ｏ_３の量は、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２の量は、約０．０４重量部〜約０．０８重量部である。

【0064】

本開示の幾つかの他の実施形態では、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ｂ_２Ｏ_３の量は、約１．０８重量部〜約２．６０重量部であり、ＳｉＯ_２の量は、約０．５５重量部〜約０．９０重量部であり、Ｌｉ_２Ｏの量は、約０．０８８重量部〜約０．２０重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５の量は、約０．２５重量部〜約０．３０重量部であり、Ｃｓ_２Ｏの量は、約０．６５重量部〜約０．７５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３の量は、約０．３５重量部〜約０．５５重量部であり、Ａｌ_２Ｏ_３の量は、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２の量は、約０．０４重量部〜約０．０８重量部である。

【0065】

本開示の幾つかの実施形態では、ＢａＴｉＯ_３ １００重量部に対して、Ｂ_２Ｏ_３の量は、約１．１０重量部〜約２．６０重量部であり、ＳｉＯ_２の量は、約０．５５重量部〜約０．８８重量部であり、Ｌｉ_２Ｏの量は、約０．１重量部〜約０．２０重量部であり、Ｐ_２Ｏ_５の量は、約０．２８重量部〜約０．３０重量部であり、Ｃｓ_２Ｏの量は、約０．６８重量部〜約０．７５重量部であり、Ｎｄ_２Ｏ_３の量は、約０．３６重量部〜約０．５重量部であり、Ａｌ_２Ｏ_３の量は、約０．０６重量部〜約０．０８重量部であり、ＴｉＯ_２の量は、約０．０４重量部〜約０．０８重量部である。

【実施例】

【0066】

以下の実施例を参照して本開示を詳細に説明する。

【0067】

実施例１
１）ＢａＴｉＯ_３の調製
１ａ）分析的に純粋な塩化バリウム及び脱イオン水を用いることによって０．５モル／Ｌの濃度を有する塩化バリウム溶液を調製し、シュウ酸及び脱イオン水を用いることによって１．０モル／Ｌの濃度を有するシュウ酸溶液を調製した。

【0068】

１ｂ）前記シュウ酸溶液１，０００ｍＬを６０℃の温度の電子恒温水槽に入れ、次いで、５０ｍＬ／分の供給速度で前記塩化バリウム溶液及び分析的に純粋なチタン酸ブチルを前記シュウ酸溶液に添加して混合溶液を形成した。この混合溶液中の塩化バリウム：チタン酸ブチル：シュウ酸の比は、１：１：２であった。次いで、得られた混合溶液を磁気撹拌装置によって撹拌し、アンモニア水によって前記混合溶液のｐＨを約２．５〜約３．５に制御した。

【0069】

１ｃ）工程１ｂ）で得られた混合溶液を、磁気撹拌装置を用いて約１時間共沈プロセスに付して、シュウ酸チタンバリウム前駆体を得た。次いで、前記シュウ酸チタンバリウム前駆体を５回洗浄及び濾過して塩化物イオン及び他の不純物を除去し、濾過した前駆体をオーブン内にて１００℃で乾燥させた。

【0070】

１ｄ）最後に、工程ｃ１）で得られた前駆体を８００℃で６０分間か焼して、超微細チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）粉末を得た。

【0071】

２）サーミスタ材料の調製
２ａ）工程１ｄ）で得られたＢａＴｉＯ_３粉末を分析的に純粋な酸化物混合物と混合して第１の混合物を形成した。前記第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、９６．６５重量部のＢａＴｉＯ_３、１．３重量部のＢ_２Ｏ_３、０．７重量部のＳｉＯ_２、０．１重量部のＬｉ_２Ｏ、０．２５重量部のＰ_２Ｏ_５、０．６２５重量部のＣｓ_２Ｏ、及び０．３７５重量部のＮｄ_２Ｏ_３を含有していた。次いで、前記第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付した。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0072】

２ｂ）工程２ａ）で得られた粉砕した第１の混合物を８０メッシュの篩で篩い、オーブン内にて８０℃で乾燥させた。

【0073】

２ｃ）工程２ｂ）で得られた物質を、先ず、６２０℃で２時間焼結した。６２０℃の温度は、５℃／分の昇温速度で達成された。次いで、第１の焼結を行った物質を８５０℃で約２時間焼結した。８５０℃の温度は、５℃／分の昇温速度で達成された。このようにして、第１の粉末材料を形成した。

【0074】

２ｄ）エチルアルコール：水：オルトケイ酸テトラエチルの重量比４０：４：１に従って、エチルアルコール、水、及びオルトケイ酸テトラエチルを混合し、次いで、磁気撹拌下にて６０℃で５時間加熱した。撹拌中、塩酸１．１モルを添加した。次いで、得られた溶液を２４時間静置して、酸性シリカゾルを得た。

【0075】

２ｅ）０．０６１ｇのＡｌ_２Ｏ_３、０．０７４ｇのＴｉＯ_２、及び０．０５６ｇの前記酸性シリカゾルを第１の粉末材料に添加して、第２の混合物を形成した。次いで、前記第２の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：２で、前記第２の混合物を２４時間ボールミル粉砕に付して、第２の粉末材料を形成した。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0076】

２ｆ）次いで、前記第２の粉末材料を乾燥させ、１００メッシュの篩で篩った。

【0077】

２ｇ）工程２ｆ）で得られた粉末材料を５重量％ＰＶＡ溶液と共に噴霧造粒して粒子材料を形成した。得られた第２の粉末材料１００重量部に対して、前記ＰＶＡ溶液は、０．１重量部であった。前記粒子材料は、２００μｍ〜３００μｍの平均直径を有していた。

【0078】

２ｈ）粒子材料をペレット化し、所定の成形型を用いて２０ＭＰａの圧力下で成形して、成形材料を形成した。

【0079】

２ｉ）４．１℃／分の昇温速度で達成された６００℃の高温焼結炉にて１２０分間前記成形材料を焼結して、ＰＶＡを除去した。次いで、焼結した材料を１，１７５℃で４０分間熱処理に付し、その間に補足的合成を行った。次いで、１０℃／分の昇温速度で１，２５０℃まで昇温させ、得られた材料を１，２５０℃で２０分間保持した。次いで、約３．３℃／分の降温速度で１，１００℃まで降温させ、得られた材料を１，１００℃で５０分間保持し、その間に、得られた材料を完全に酸化させた。２００℃に降温し、室温まで放冷した。

【0080】

２ｊ）４．７℃／分の昇温速度で室温から１，１２５℃まで昇温させ、得られた材料を１，１２５℃で６０分間保持して、ＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ１を得た。

【0081】

次いで、電界放出走査型電子顕微鏡及びエネルギー分散型分光法（ＦＥＳＥＭ／ＥＤＳ）を用いてサンプルＳ１を試験した。サンプルＳ１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を図１に示す。

【0082】

実施例２
実施例２のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ２を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ｉ）において、５℃／分の昇温速度で得られた６００℃の高温焼結炉にて１００分間成形材料を焼結して、ＰＶＡを除去し；焼結した材料を１，１５０℃で４０分間熱処理に付し、その間に補足的合成を行い；次いで、８℃／分の昇温速度で１，２２５℃まで昇温させ、得られた材料を１，２２５℃で７０分間保持し；次いで、約２．３℃／分の降温速度で１，１００℃まで降温させ、得られた材料を１，１００℃で５０分間保持し、その間に、得られた材料を完全に酸化させ；２００℃に降温し、室温まで放冷した。

【0083】

次いで、ＦＥＳＥＭ／ＥＤＳを用いてサンプルＳ２を試験した。サンプルＳ２のＳＥＭ画像を図２に示す。

【0084】

実施例３
実施例３のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ３を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ａ）において、第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、９４．８５重量部のＢａＴｉＯ_３、２．５重量部のＢ_２Ｏ_３、０．８７重量部のＳｉＯ_２、０．２０重量部のＬｉ_２Ｏ、０．３０重量部のＰ_２Ｏ_５、０．７２５重量部のＣｓ_２Ｏ、及び０．５５５重量部のＮｄ_２Ｏ_３を含有しており；次いで、前記第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付し、前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0085】

次いで、ＦＥＳＥＭ／ＥＤＳを用いてサンプルＳ３を試験した。サンプルＳ３のＳＥＭ画像を図３に示す。

【0086】

実施例４
実施例４のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ４を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ａ）において、第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、９４．９２重量部のＢａＴｉＯ_３、２．４４重量部のＢ_２Ｏ_３、０．９重量部のＳｉＯ_２、０．２０重量部のＬｉ_２Ｏ、０．２８重量部のＰ_２Ｏ_５、０．７０５重量部のＣｓ_２Ｏ、及び０．５５８重量部のＮｄ_２Ｏ_３を含有しており；次いで、第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付し、前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0087】

実施例５
実施例５のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ５を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ａ）において、第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、９６．６５重量部のＢａＴｉＯ_３、１．６重量部のＢ_２Ｏ_３、０．５重量部のＳｉＯ_２、０．０８重量部のＬｉ_２Ｏ、０．２０重量部のＰ_２Ｏ_５、０．６０５重量部のＣｓ_２Ｏ、及び０．３６５重量部のＮｄ_２Ｏ_３を含有しており；次いで、第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付し、前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0088】

実施例６
実施例６のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ６を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ａ）において、第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、９６．６５重量部のＢａＴｉＯ_３、１．０重量部のＢ_２Ｏ_３、０．８重量部のＳｉＯ_２、０．２重量部のＬｉ_２Ｏ、０．３０重量部のＰ_２Ｏ_５、０．６７５重量部のＣｓ_２Ｏ、及び０．３７５重量部のＮｄ_２Ｏ_３を含有しており；次いで、第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：１で、前記第１の混合物を１０時間ボールミル粉砕に付し、前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0089】

実施例７
実施例３のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ７を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ｃ）において、先ず、工程２ｂ）で得られた物質を８５０℃で２時間焼結し、この８５０℃の温度は、５℃／分の昇温速度で達成された。

【0090】

実施例８
実施例８のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ８を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ｇ）において、工程２ｆ）で得られた粉末材料を５重量％ＰＶＡ溶液と共に手動で造粒して粒子材料を形成し、得られた第２の粉末材料１００重量部に対して、前記ＰＶＡ溶液は、０．２重量部であり、前記粒子材料は、４００μｍ〜６００μｍの平均直径を有していた。

【0091】

実施例９
実施例８のＰＴＣサーミスタ材料のサンプルＳ８を調製する方法は、以下を除いて、実施例１と実質的に同じ工程を含んでいた：工程２ｈ）において、粒子材料をペレット化し、所定の成形型を用いて３０ＭＰａの圧力下で成形して成形材料を形成する。

【0092】

比較例１
ＢａＴｉＯ_３粉末を分析的に純粋な酸化物混合物と混合して第１の混合物を形成した。前記第１の混合物１００重量部に対して、前記第１の混合物は、４５．７２重量部のＢａＣＯ_３、２７．７０重量部のＴｉＯ_２、０．４９重量部のＳｉＯ_２、２５．４９重量部のＰｂ_３Ｏ_４、０．０２４重量部のＭｎ（ＮＯ_３）_２、０．０７重量部のＡｌ_２Ｏ_３、及び０．５重量部のＮｄ_２Ｏ_５を含有していた。次いで、前記第１の混合物：メノウボール：水の重量比１：２：２で、前記第１の混合物を７時間ボールミル粉砕に付した。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0093】

次いで、前記第１の混合物を１００メッシュの篩で篩い、オーブン内にて８０℃で乾燥させて第１の粉末材料を得た。次いで、前記第１の粉末材料を、先ず、６００℃で１４０分間焼結した。この温度は、４．５℃／分の昇温速度で達成された。次いで、９６５℃で６０分間焼結した。この温度は、４．５℃／分の昇温速度で達成された。

【0094】

エチルアルコール：水：オルトケイ酸テトラエチルの重量比４０：４：１に従って、エチルアルコール、水、及びオルトケイ酸テトラエチルを混合し、次いで、磁気撹拌下にて６０℃で５時間加熱した。撹拌中、塩酸１．１モルを添加した。次いで、得られた溶液を２４時間静置して、酸性シリカゾルを得た。

【0095】

Ｍｎ０．０２８ｇ及び前記酸性シリカゾル０．０４２ｇを前記第１の粉末材料に添加して、第２の混合物を形成した。次いで、前記第２の混合物：メノウボール：水の重量比が１：２：１で、前記第２の混合物を７時間ボールミル粉砕に付して、第２の粉末材料を形成した。前記メノウボールは、２ｍｍの直径を有していた。

【0096】

次いで、前記第２の粉末材料を乾燥させ、１００メッシュの篩で篩った。

【0097】

次いで、得られた粉末材料を５重量％ＰＶＡ溶液と共に噴霧造粒して粒子材料を形成した。得られた粉末材料１００重量部に対して、前記ＰＶＡ溶液は、０．２重量部であった。前記粒子材料は、８００μｍ〜９００μｍの平均直径を有していた。

【0098】

粒子材料をペレット化し、所定の成形型を用いて２５ＭＰａの圧力下で成形して、成形材料を形成した。

【0099】

次いで、５℃／分の昇温速度で達成された６００℃の高温焼結炉にて１２０分間前記成形材料を焼結した。次いで、焼結した材料を９００℃で７０分間保持し、１，１８０℃で３０分間保持し、１，２６０℃で６０分間保持し、１，１７５℃で６０分間保持した。６００℃まで降温させ、得られた材料を６００℃で１００分間保持し、次いで、室温まで冷却した。

【0100】

その後、１１０分間以内に０℃から５５０℃に昇温させ、得られた材料を５５０℃で３０分間保持し、次いで、１３０分間以内に１，２００℃に昇温させ、得られた材料を１，２００℃で８０分間保持し、次いで、１３０分間以内に５５０℃に降温させ、得られた材料を５５０℃で５０分間保持した。次いで、ＦＥＳＥＭ／ＥＤＳを用いてサンプルＤＳ１を試験した。サンプルＤＳ１のＳＥＭ画像を図４に示す。

【0101】

試験
１）インピーダンス
これらサンプルＳ１〜Ｓ９及びＤＳ１を、２０Ｈｚ〜１０ＭＨｚの試験周波数下でＷａｙｎｅ Ｋｅｒｒ製の６５１０Ｂ精密インピーダンス分析機によって試験した。結果を表１に示す。

【0102】

２）周囲抵抗
これらサンプルＳ１〜Ｓ９及びＤＳ１を、室温でユニバーサルメーターによって試験した。結果を表１に示す。

【0103】

３）キュリー温度
これらサンプルＳ１〜Ｓ９及びＤＳ１の抵抗を、それぞれ、ユニバーサルメーターによって試験し、各サンプルの最大抵抗に対応する温度を各サンプルのキュリー温度として記録した。結果を表１に示す。

【0104】

４）揚力対抗力比
揚力対抗力比は、キュリー温度における抵抗を室温における抵抗で除することによって計算する。これらサンプルＳ１〜Ｓ９及びＤＳ１の揚力対抗力比を表１に記録する。

【0105】

５）降伏電圧
これらサンプルＳ１〜Ｓ９及びＤＳ１の降伏電圧は、ＢＹＤ−ＧＮ−０２降伏電圧試験機によって試験した。結果を表１に記録する。

【0106】

【表1】

【0107】

表１に示す通り、サーミスタ材料の動作電圧は、４００ボルトよりも高い場合があり、前記サーミスタ材料の降伏電圧は、９００ボルトに達する場合があり、前記サーミスタ材料のキュリー温度は、約２００℃である場合があり、前記サーミスタ材料の揚力対抗力比は、６超である場合がある。

【0108】

表１から、本開示の実施形態に係るサーミスタ材料は、高いキュリー温度及び高い降伏電圧を有すると結論付けることができる。更に、前記サーミスタ材料の周囲抵抗は非常に低く（表１に示す通り、２０オーム未満である場合もある）、前記サーミスタ材料の揚力対抗力比は高い。更に、前記サーミスタ材料の結晶粒抵抗及び結晶粒界抵抗はより低い。本開示の実施形態に係るサーミスタ材料を調製する方法は、低コストで操作が容易である。更に、前記方法の焼結要件を満たすのは容易であるので、生成物の収量及び一貫性が改善される。このように、前記サーミスタ材料は、より優れた才能を有することができ、高温及び高圧条件下等のより劣悪な環境でも適用することができる。

【0109】

説明的な実施例を示し、記載してきたが、上記実施例が本開示を限定するように解釈することはできず、実施例における、本開示の精神、原理、及び範囲から逸脱することなく、変更、代替、及び改変を為すことが可能であることが当業者によって理解されよう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】